1、传感器课程设计 1 课课 程程 设设 计计 说说 明明 书书 题目：题目：电涡流位移传感器设计电涡流位移传感器设计 传感器课程设计 2 *课程设计（论文）任务书课程设计（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 * 学 生 姓 名 专业（班级） 医疗仪 器 1 班 设计题 目 电涡流位移传感器设计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】Arthu
2、r B.Williams 著 宁彦卿 译 电子滤波器设计 科学技 术出版社 2008 指导教师签 字 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 传感器课程设计 3 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6 2.1 电涡流传感器工作原理6 2.2 电涡流传感器等效电路分析6 2.3 电涡流传感器测量电路原理8 三、实验数据13 3.1 电涡流透射式14 3.2 电涡流反射式14 个人小结17 参考文献17 传感器课程设计 4 摘要摘要 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
3、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 传感器课程设计 5 电涡流位移传感器设计电涡流位移传感器设计 一一、总体设计方案、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
4、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。 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:
5、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。 传感器课程设计 6 二、二、电涡流传感器的基本原理电涡流传感器的基本原理 2.2.1 1 电涡流传感器工作原理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 ，磁导率，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： 2.22.2 电涡流传感器等效电路分析电涡流传感器等效电路分析 为了便于分析，把被测金属导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。 传感器课程设计 7 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
