图14 电涡流传感器位移实验接线图
在测微头端部装上铁质金属圆片,作为电涡流传感器的被测体。使测微头与传感器线圈端部接触,记下数显表读数,然后每隔0.2mm读一个数,直到输出几乎不变为止。
五、实验结果与分析
电涡流传感器位移X与输出电压数据如表格8所示。 表格8 电涡流传感器位移与输出电压数据记录表
传感器实验报告 由以上数据记录表可画出 V-X 曲线如图 15 所示。 图 15 电涡流传感器位移与输出电压曲线图 由曲线可得，线性区域为[0,5]mm 区域，进行正位移测量时，从 0mm 为最佳工作点， 进行负位移测量时，5mm 处为最佳工作点。 量程为 1mm 时： 灵敏度：S1=?u/?x≈1.406V/mm, 线性度：
0 % ≈3.016% 量程为 3mm 时： 灵敏度：S2=?u/?x≈1.571V/mm，线性度：
量程为 5mm 时： 灵敏度：S3=?u/?x≈1.521V/mm，线
性度：
由结果可知，量程越小时，其线性度越
好，分析原因应是在距离较近的范围内，通过导 电体的磁通量较大，其产生的涡流损耗近似为电涡流传感器的涡流损耗，而当距离较远时， 由于磁通量变小，涡流损耗与电涡流传感器的涡流损耗的差值变大。故而导致非线性变差。 六、 思考题 1、电涡流传感器的量程与哪些因素有关，如果需要测量±5mm 的量程应如何设计传感器？ 答：电涡流传感器的量程与高频电流的频率、导电体电阻率和磁导率、以及电涡流传感 器线圈的形状和尺寸有关。如果需要测量±5mm 的量程，应首先选择合适的线圈和激励电 流，使其线性区达 10mm 以上，然后找到 5mm 处，
调零，即可。 2、用电涡流传感器进行非接触位移测量时，如何根据量程使用选用传感器。 答：知道了量程后，根据所要测量的距离的范围，尽量选择大于且与所要测量距离最接 近的量程来选择传感器。 第 21 页 共 24 页
传感器实验报告 七、 总结与感想 本实验让我了解了电涡流传感器测量位移的工作原理和特性， 并由此了解了一些非接触 式测量的思路，这将对于我今后传感器的学习有较大的帮助。 实验三十 光纤传感器的位移特性实验 一、 实验目的 了解光纤位移传感器的工作原理和性能。 二、 实验原理 本实验采用的是导光型多模光纤，它由两束光纤组成 Y 型光纤，探头为半圆分布，一 束光纤端部与光源相接发射光束， 另一束端部与光电转换器相接接收光束。 两光束混合后的 端部是工作端亦即探头， 它与被测体相距Ｘ， 由光源发出的光通过光纤传到端部射出后再经 被测体反射回来， 由另一束光纤接收反射光信号再由光电转换器转换成电压量， 而光电转换 器转换的电压量大小与间距Ｘ有关，因此可用于测量位移。 三、 实验器材 光纤传感器、光纤传感器实验模板、数显单元、测微头、直流源±15V、反射面。 四、 实验步骤 按图 16 所示安装光纤位移传感器，将光纤实验模板输出端与数显表相连，光纤传感器 位移实验接线图如图 17 所示。 第 22 页 共 24 页
传感器实验报告 图 16 光纤传感器安装示意图 图 17 光纤传感器位移实验接线图 调节测微头，使探头与反射平板轻微接触，调节 Rw 使数显表显示为零。旋转测微头， 被测体离开探头，每隔 0.1mm 读出数显表值并记录。 五、 实验结果与分析 光纤位移传感器输出电压与位移数据如表格 9 所示。 表格 9 光纤位移传感器输出电压与位移数据记录表 X(mm 0 V(v 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 0.117 0.247 0.362 0.463 0.581 0.703 0.820 0.935 1.045 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.08 2.9 2.46 X(mm 1.0 V(v 1.164 1.277 1.388 1.486 1.593 1.708 1.825 1.922 2.01 2.1 2.20 3.1 2.48 2.2 2.25 3.2 2.48 2.3 2.30 3.3 2.48 2.4 2.34 3.4 2.47 2.5 2.37 3.5 2.46 2.6 2.40 2.7 2.42 2.8 2.44 X(mm 2.0 V(v 2.15 X(mm 3.0 V(v 2.48 第 23 页 共 24 页
传感器实验报告 由以上数据可作光纤位移传感器的位移特性如图 18 所示。 图 18 光纤位移传感器的位移特性 在量程为 1mm 时： 灵敏度：S=?u/?x≈1.159V/mm. 非线性误差：
由图可得，光纤位移传感器的灵敏
度很高，同时误差较小，其中产生误差的原因应与反 射面的平整度以及环境的光强有关。 六、 思考题 光纤位移传感器测位移时对被测体的表面有些什么要求？ 答：表面应该是光洁平整，且反射能力较强的，因为其原理就是利用光的反射光信号转 换所得。 七、 总结与感想 本次实验让我了解了光纤位移传感器的工作原理和性能， 同时明白了环境对于测量的重 要性，这对我今后的学习将会有很大的帮助。 第 24 页 共 24 页