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(整理)位移检测传感器应用..pdf
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综合性实验报告
实 验 课 程:
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姓 名:
学 号:
班 级:
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实 验 日 期:
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位移检测传感器应用
一、实验类型
综合性实验。
二、实验目的和要求
1.了解微位移、小位移、大位移的检测方法。
2.运用所学过的相关传感器设计三种位移检测系统。
3.对检测系统进行补偿和标定。
三、实验条件
本
实验在没有加速度、振动、冲击(除非这些参数本身就是被测物理量)
及环境温度一般为室温(20±5℃)、相对湿度不大于 85% ,大气压力为 101±
7kPa 的情况下进行。
四、实验方案设计
为了满足实验要求,现使用电涡流,光纤,和差动三种传感器设计位移检测
系统,电涡流取 0.1mm 为单位,光纤取 0.5mm 为单位,差动取 0.2 为单位。进
行试验后,用 MATLAB 处理数据,分析结论。
(一):电涡流传感器测位移
电涡流式传感器是一种建立在涡流效应原理上的传感器。电涡流式传感器
由传感器线圈和被测物体(导电体—金属涡流片)组成,如图所示。根据电
磁感应原理,当传感器线圈(一个扁平线圈)通以交变电流(频率较高,一
般为 1MHz~2MHz)
I
1
时,线圈周围空间会产生交变磁场 H
1
,当线圈平面靠近
某一导体面时,由于线圈磁通链穿过导体,使导体的表面层感应出呈旋涡状自行
闭合的电流
I
2
,而
I
2
所形成的磁通链又穿过传感器线圈, 这样线圈与涡流“线
圈”形成了有一定耦合的互感,最终原线圈反馈一等效电感,从而导致传感器
线圈的阻抗 Z 发生变化。我们可以把被测导体上形成的电涡等效成一个短路
环,这样就可得到如图中的等效电路。
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电涡流传感器原理图 电涡流传感器等效电路图
图 1
(二):光纤传感器测位移
实验原理: 反射式光纤传感器工作原理如下图所示,光纤采用 Y 型结构,
两束多模光纤合并于一端组成光纤探头,一束作为接受,另一束为光源发射,近
红外二极管发出的近红外光经光源光纤照射至被测物,由被测物反射的光信号经
接受光纤传输至光电转换器转换为电信号,反射光的强弱与反射物与光纤探头的
距离成一定的比例关系,通过对光强的检测就可得知位置量的变化。
图 2
(三):差动电感式传感器测位移
实验原理: 差动动螺管式电感传感器由电感线圈的二个次级线圈反相串
接而成,工作在自感基础上,由于衔铁在线圈中位置的变化使二个线圈的电感量
发生变化,包括两个线圈在内组成的电桥电路的输出电压信号因而发生相应变
化。下图为差动式位移检测传感器原理图。
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图 3
五、实验步骤
(一):电涡流传感器测位移
1.按下图 2 将电涡流传感器装好;
图 4
2.
在测微头端部装上铁质金属圆盘,作为电涡流传感器的被测体。调节测微头,
使铁质金属圆盘的平面贴到电涡流传感器的探测端,固定测微头。
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苦茶子12138
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