电涡流传感器位移特性实验报告：中北大学电子信息工程课程

简介：
本实验报告为中北大学电子信息工程专业课程作业的一部分，主要内容围绕电涡流传感器的位移特性展开研究和分析。通过理论与实践结合的方式，深入探讨了该传感器的工作原理及其在测量中的应用价值。 ### 传感器设计实验报告：电涡流传感器位移特性实验 #### 中北大学电子信息工程专业 **一、实验目的与任务** 了解电涡流传感器测量位移的工作原理及其性能特点。 **二、实验仪器及设备** - 电涡流传感器 - 铁测片 - 涡流变换器 - 差动放大器 - 可调直流稳压电源 - 电压频率表 - 测微头（千分尺） - 振动平台 **三、实验内容及原理** 电涡流传感器是一种基于电磁感应现象的非接触式位移测量设备，其工作原理是通过检测导体中产生的涡电流来实现精确的距离测定。当线圈通以高频交变电流时，在金属材料内部将产生由磁场变化引起的涡流效应。 本实验采用的是把电涡流传感器与被测物体之间的距离转换为等效阻抗（Z）的测量方法。在环境温度不变且激励源固定的条件下，该阻抗仅受两者间距的影响。通过变换器将这种电阻值的变化转化为电压信号输出，并记录下这些变化随位移而产生的具体数值。 **实验步骤：** 1. 使用测微头调整振动平台上的电涡流传感器位置至适当高度（目视判断），参考此前进行的类似实验结果，以线性范围中点为最佳测量区间。 2. 开启主电源和副电源，并对差动放大器输出端短接接地调零。电压频率表设定在20V量程上；可调直流稳压电源设置于±4V档位。 电涡流传感器技术作为现代科技领域内的一项重要基础性工具，其应用已广泛渗透到各个行业之中。中北大学电子信息工程专业的课程设计实验旨在通过实际操作加深学生对这种非接触式测量设备的理解，并锻炼他们的动手能力与分析问题的能力。 在本次实验过程中，我们首先需要调整电涡流传感器的位置使其准确地指向被测物体表面；然后开启电源并进行必要的调零处理。接下来逐步调节可调直流稳压电源的输出电压值，在此期间观察记录下电压频率表上显示的不同位移距离对应的读数变化。 通过对实验数据整理与分析，绘制出V-X曲线图，以便于研究电涡流传感器在不同位移下的响应特性。根据所得的数据图表能够清晰地看出其线性区域范围（-1.5mm至+1.5mm），并且通过拟合计算得出灵敏度K值为1.371(V/mm)，非线性误差约为8.548%。 综上所述，该实验不仅使学生掌握了电涡流传感器的基本工作原理及操作方法，还提高了他们在实际应用中处理与分析问题的能力。这对于未来从事信息通信工程相关领域的研究开发具有重要意义，并为他们打下了坚实的理论基础和实践技能的结合点。