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电涡流式传感器

电涡流式传感器. 传感器. 将非电量信号(力、热、声 、光、磁） 转换成电量信号（电流、电压）的装置 系统获取信号、转换、传输的装置. 传感器的组成. 敏感元件 ： 直接感知被测量，并输出与 被测量成确定关系的某一物 理量的元件 转换元件 ：将敏感元件的输出转换成确 定关系的某一物理量的元件 基本转换电路 ：将上述的电路参数转换 成电量输出. 传感器的基本特性.

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电涡流式传感器

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Presentation Transcript

  1. 电涡流式传感器

  2. 传感器 • 将非电量信号(力、热、声 、光、磁） 转换成电量信号（电流、电压）的装置 • 系统获取信号、转换、传输的装置

  3. 传感器的组成 • 敏感元件：直接感知被测量，并输出与 被测量成确定关系的某一物 理量的元件 • 转换元件：将敏感元件的输出转换成确 定关系的某一物理量的元件 • 基本转换电路：将上述的电路参数转换 成电量输出

  4. 传感器的基本特性 • 静态特性：输入不随时间变化情况下的输出特性 衡量静态特性的主要指标是 线性度、灵敏度、迟滞性、重复性 • 动态特性：输入信号随时间变化时传感器的输出特性

  5. 传感器的标定 通过实验 确立传感器的输入量与输出量之间的关系

  6. 电涡流式传感器 • 距离的变化转化为电量的变化 ---做成位移、振幅、厚度的传感器 • 电阻率的变化转化为电量的变化 ---做成表面温度、电解质浓度等传感器 • 磁导率的变化转化为电量的变化 ---做成应力、硬度等传感器

  7. 电涡流式传感器的原理 • 高频反射式 • 低频透射式

  8. 涡流效应 当成块的导体（非导线）置于变化的磁场中，或在磁场中运动时,在导体内将产生一圈一圈的自相闭合的感应电流ie,即电涡流。涡流的大小与导体的电阻率、磁导率、厚度、线圈（产生交变磁场）到导体的距离x、线圈中交变电流的大小和频率f有关。限制其中其它参数不变，只让其中某一个参数变化，就构成了测量该参数的传感器。

  9. 改变线圈与导体之间距离 线圈 高频电流 磁力线 导体 涡流   导体内涡流回路 线圈 M 高频电流 L1 L2 R1 R2

  10. 当传感器线圈、被测导体、激励源已确定,并保持环境温度不变时，等效阻抗Z只与距离d有关 Z=f(, ,f,d) L=f(, ,f,d) Z=f(d) Q=f(, ,f,d)

  11. 通过适当的测量电路,可以将Z、L或Q的变化转化为电压的变化。从而可得位移与电压的关系，标定后可测位移和其与位移有关的量。本实验的涡流变换器是一种将电感量的变化转换成电压的测量电路。将阻抗变化经涡流变化器变换成电压U输出，则U是d的单值函数，其关系曲线在一定范围内是线性的。利用曲线的线性区间，在实验平台上加砝码m 而引起位移的变化，从而引起U的变化,得到U-m曲线,由此可进行该质量范围的质量测量，即电子秤原理。

  12. 实验内容 • 电涡流式传感器的静态定标 • 电涡流式传感器电子秤 （电涡流式传感器在静态测量中的应用）。

  13. 涡流变换器 1、电涡流式传感器的静态定标 仪器： 涡流式传感器、 测微器、 F/V表、 涡流变换器、 铁测片、 振动平台、 主副电源。  V 示波器 涡流传感器 F/V表

  14. 实验步骤 1 装好传感器（传感器对准铁测片安装）和测微头。（略 2 调整测微头，使振动平台与测微头相吸。要求测微头的读数为10.000mm。 3 按图连接线路，数字表选用20V量程挡；开启主、副电源。 4 调整涡流传感器的探头使探头与振动平台上的金属薄片相接触。（被测体与涡流传感器探头平面必须平行,传感器探头尽量对准被测体中间,以减小电涡流损失）。从此开始记数。 5 预热数分钟后，旋转测微螺旋。每次位移0.10mm,记录数字电压表的读数。到线性严重变坏为止。传感器与被测体间有一个最佳初始工作点。 6 根据实验数据,作U-X曲线,指出大致线性范围,求出传感器灵敏度S=U/X(式中U为电压变化, X为相应的振动平台位移变化)与线性度。 7 实验完毕，关闭主副电源。

  15. X(mm) 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 U(mV) 0 -1.09 -2.20 -2.71 -3.18 -3.61 -3.98 -4.39 -4.71 -5.05 -5.37 X(mm) 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 3.2 3.4 3.6 3.8 4.0 4.2 U(mV) -5.63 -5.93 -6.15 -6.39 -6.60 -6.90 -7.07 -7.23 -7.39 -7.53 -7.65 X(mm) 4.4 4.6 4.8 5.0 5.2 5.4 5.6 5.8 6.0 6.2 6.4 U(mV) -7.77 -7.87 -7.98 -8.07 -8.16 -8.23 -8.31 -8.38 -8.44 -8.49 -8.55

  16. 2、电涡流式传感器电子秤 仪器： 电涡流传感器、 测微器、 F/V表、 涡流变换器、 差动放大器、 铁测片、 电桥、 振动平台、 主副电源、 直流稳压电源、 砝码。

  17. W1 4V 4V 直流稳压电源 电桥平衡网络   V  差动变压器 涡流传感器 F/V表 示波器 涡流变换器

  18. 实验步骤 • 有关旋钮的初始位置：差动放大器增益置最小（逆时针旋转到底）、电压表置20V档、直流稳压电源置±4V档。 • 按图接线，W1为电桥平衡网络。输出端不能接地，短路，烧。输入输出成对。 • 将振动平台中间的磁铁与测微头分离。根据上面的实验结果，调整传感器头的高低位置，（目测）使其处于线性范围的始点距离附近处（与被测体之间的距离为线性始端处附近）。测微头与铁测片离开一定距离。 • 开启主、副电源，调节电桥单元上的电位器W1,使电压表指示为零。 • 根据U-X曲线的线性范围，在平台上加砝码，记录电压表的读数，填入下表。 • 根据实验数据作U-m曲线，计算灵敏度S=U/m。 • 在平台上放一重物，记录电压表的读数，根据U-m曲线，计算重物的重量。 • 注意事项：砝码不得使位移超出线性范围。

  19. m(g) U(mV)

  20. 电涡流式传感器的优点 非接触测量 测量范围大 灵敏度高 抗干扰能力强 不受油污等介质的影响 结构简单 安装方便

  21. 注意事项 1、改变测量电路前必须先关上15V电源； 接线时，先连接其他外部电路，检查正确无误后再接入电源。 2、测量时，应将实验仪上的低频振荡器、音频振荡器的幅值调至最小，以减小干扰。

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