电涡流位移传感器设计---电涡流位移传感器设计

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1、传感器课程设计燕山大学课程设计说明书题目：电涡流位移传感器设计学院（系）：电气工程学院年级专业：09医疗仪器1班学号：8学生姓名：宫喜庆指导教师：徐永红教师职称：副教授20传感器课程设计燕山大学课程设计（论文）任务书院（系）：电气工程学院基层教学单位：电子实验中心学号8学生姓名宫喜庆专业（班级）医疗仪器1班设计题目电涡流位移传感器设计设计技术参数工作计划1答辩并写好任务书2画出电路图和探头部分结构图参考资料【1】贾伯年传感器技术东南大学出版社2007【2】林志琦信号发生电路原理与实用设计人民邮电出版社2010【3】ArthurB.Williams著宁彦卿译电子滤

2、波器设计科学技术出版社2008指导教师签字徐永红基层教学单位主任签字说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。年月日20传感器课程设计目录摘要…………………………………………………………………4电涡流位移传感器设计……………………………………………5一、总体设计方案……………………………………………5二、电涡流传感器的基本原理………………………………62.1电涡流传感器工作原理……………………………62.2电涡流传感器等效电路分析………………………62.3电涡流传感器测量电路原理………………………8三、实验数据…………………………………………

3、……133.1电涡流透射式……………………………………133.2电涡流反射式……………………………………14个人小结……………………………………………………17参考文献……………………………………………………1720传感器课程设计摘要随着现代测量、控制盒自动化技术的发展，传感器技术越来越受到人们的重视。特别是近年来，由于科学技术的发展及生态平衡的需要，传感器在各个领域的作用也日益显著。传感器技术的应用在许多个发达国家中，已经得到普遍重视。在工程中所要测量的参数大多数为非电量，促使人们用电测的方法来研究非电量，及研究用电测的方法测量非电量的仪器仪表，研究如何能正确

4、和快速的非电量技术。电涡流传感器已成为目前电测技术中非常重要的检测手段，广泛的应用于工程测量和科学实验中。关键词：电涡流式传感器传感器技术电量非电量20传感器课程设计电涡流位移传感器设计一、总体设计方案电涡流传感器能静态和动态地非接触、高线性度、高分辨力地测量被测金属导体距探头表面的距离。它是一种非接触的线性化计量工具。电涡流传感器能准确测量被测体（必须是金属导体）与探头端面之间静态和动态的相对位移变化。电涡流传感器以其长期工作可靠性好、测量范围宽、灵敏度高、分辨率高、响应速度快、抗干扰力强、不受油污等介质的影响、结构简单等优点。根据下面的组成框图，构成传感器。

5、根据组成框图，具体说明各个组成部分的材料：（1）敏感元件：传感器探头线圈是通过与被测导体之间的相互作用，从而产生被测信号的部分，它是由多股漆包铜线绕制的一个扁平线圈固定在框架上构成，线圈框架的材料是聚四氟乙烯，其顺耗小，电性能好，热膨胀系数小。（2）传感元件:前置器是一个用环氧树脂灌封并带有导线的装置，测量电路完全装在前置器中。（3）测量电路：是由涡流传感器构成，将测量信息转换为直流电量输出。本电路采用西勒振荡电路产生振荡频率，在经过滤波产生直流电量。20传感器课程设计二、电涡流传感器的基本原理2.1电涡流传感器工作原理根据法拉第电磁感应定律，当传感器探头线圈通

6、以正弦交变电流i1时，线圈周围空间必然产生正弦交变磁场H1，它使置于此磁场中的被测金属导体表面产生感应电流，即电涡流，如图2-2中所示。与此同时，电涡流i2又产生新的交变磁场H2；H2与H1方向相反，并力图削弱H1，从而导致探头线圈的等效电阻相应地发生变化。其变化程度取决于被测金属导体的电阻率ρ，磁导率μ，线圈与金属导体的距离x，以及线圈激励电流的频率f等参数。如果只改变上述参数中的一个，而其余参数保持不变，则阻抗Z就成为这个变化参数的单值函数，从而确定该参数的大小。电涡流传感器的工作原理，如图2-2所示：2.2电涡流传感器等效电路分析为了便于分析，把被测金属导

7、体上形成的电涡流等效成一个短路环中的电流，这样就可以得到如图2-3所示的等效电路。20传感器课程设计图中R1，L1为传感器探头线圈的电阻和电感，短路环可以认为是一匝短路线圈，其中R2，L2为被测导体的电阻和电感。探头线圈和导体之间存在一个互感M，它随线圈与导体间距离的减小而增大。U1为激励电压，根据基尔霍夫电压平衡方程式，上图等效电路的平衡方程式如下：经求解方程组，可得I1和I2表达式：由此可得传感器线圈的等效阻抗为:从而得到探头线圈等效电阻和电感。通过式（2-4）的方程式可见：涡流的影响使得线圈阻抗的实部等效电阻增加，而虚部等效电感减小，从而使线圈阻抗发生了变

8、化，这种变化称为反射阻抗