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1、- 档毕 业 设 说 明 书题目：电涡流传感器的研究与探讨系 别：电气工程系专 业：生产过程自动化班 级：姓 名：指导教师：共 18 页 年月日摘要：电涡流传感器是基于涡流效应的新型传感器。由于它具有构造简单、抗干扰能力强、测量精度高、非接触、响应速度快、不受油污等介质影响等优点，因而得到了广泛的应用。但目前的电涡流位移传感器存在着测量围小，传感器存在非线性问题，这给传感器的应用造成了一定的影响。 本文首先通过对实验室所用的电涡流传感器实验模板的电路进展研究和优化，进而提高电路的抗干扰能力使测量结果的更加准确。其次针对电涡流位移传感器存在的测量围小，传感器存在非线性问题的改善提出设想即：先对电
2、涡流位移传感器用于位移检测的工作原理及应用进展分析，研究了线圈截面形状及参数变化对涡流传感器线性测量围和灵敏度的影响；再从电路设计方面提高传感器的稳定性及抗干扰能力，从而为位移测量扩展量程打下根底；最后通过对电涡流传感器测位移实验进展分析处理得出电涡流传感器位移测量围的扩展方法和改善电涡流传感器非线性问题的方法。关键词：电涡流传感器 ; 位移测量 ; 非线性 ; 测量围Abstract: the eddy current sensor is a new type of sensor based on eddy current effect. Because it is simple in st
3、ructure, strong anti-jamming capability, high accuracy, non-contact, fast response, not polluted advantages such media influence, and been widely used. But the current electricity eddy displacement sensor measurement range small, there e*ist nonlinear problem, the sensor to a sensor applications has
4、 caused some influence. This paper firstly eddy current sensor used in the laboratory e*periment template circuit research and optimization, and improve the anti-interference ability of the circuit more accurate measurement results. Secondly according to the eddy current displacement sensor measurem
5、ent range small, there e*ist nonlinear problem of sensor to improve it puts forward the idea of the eddy current is: first displacement detection sensors for displacement of the working principles and applications, research analyzed the coil cross-section shape and eddy current transducer parameters
6、 on the linear measurement range and sensitivity influence; Again from circuit design of the sensor to improve stability and anti-jamming ability, so as to lay a foundation displacement measurement; e*tended range Finally based on displacement e*periment eddy current sensors that analyzed with eddy
7、current sensor displacement measurement range of e*tension methods and improving the eddy current sensor method of nonlinear problems. Keywords: the eddy current sensor; Displacement measurement; Nonlinear; Measurement range 目 录1引言 41.1涡流检测技术的开展现状 41.2课题研究方案及研究意义 52电涡流传感器的原理及应用描述 62.1电涡流传感器的简介 6传感器构
8、成及电涡流传感器的工作原理 6电涡流传感器等效电路分析 72.2电涡流传感器的应用 83电涡流传感器实验电路设计 93.1电涡流传感器侧位移原理 93.2数据处理 10 3.3实验所得结论的应用整合描述 134设想 134.1对电涡流传感器测量围小和非线性问题改善的设想13 4.1.1检测线圈的选择 134.1.2检测线圈的机械构造设计 134.2电路设计的方向 144.3设想总结 145 CSY-2000D型传感器检测实验技术台维修记录 15结 论 17参考文献 17致 181引言1.1涡流检测技术的开展现状早在1824年，加贝(Gambey)就发现：如果悬挂着而且正在摆动的磁铁下方放一块铜
9、板，磁铁的摆动会很快停顿下来。这是首次发现电涡流存在的实验。几年以后，傅科(Foucault)在研究了这些电磁现象后指出：在强的不均匀磁场运动的铜盘中有电流存在。因此，涡流在一段时间叫傅科电流。1831年，法拉第(Faraday)在前人电磁实验的根底上，发现了电磁感应现象：变化的磁场能产生电场，并总结出电磁感应定律。在电磁感应现象发现以后，对电磁现象的实验研究和对电磁根本理论问题的数学分析都获得了巨大的进展。到1873年，麦克斯韦(Ma*well)系统的总结了前人有关电磁学说的全部成就并加以开展，得出了一组以他的名字命名的电磁方程组。这组著名的麦克斯维方程组严整地描述了一切宏观电磁现象，是解决
10、大多数电磁学问题的根本理论工具，也是分析涡流实验方法的理论根底。首先将电涡流现象和测量方法联系起来的是休斯(DEHu曲es)在1 879年的实验。休斯首先用感生电流的方法进展了对不同金属和合金的判断试验。他利用钟的滴答声在微音器里产生鼓励信号，得到的电脉冲通过一对彼此一样的线圈并使放在线圈里的金属物体感生涡流。在用听筒谛听这个滴答声的同时调节一个平衡线圈系统，使话筒里的滴答声消失。休斯发现，当金属材料的形状、大小和成分不同时，平衡线圈所需调节的程度不同，从而提醒了应用涡流对导电材料和零件进展检测的可能性。休斯以后的相当长时间，涡流检测法一直开展缓慢。尽管在二十世纪二十年代中期又出现了涡流测厚仪
11、，第一台涡流探伤仪(用于检验焊接钢管质量)也于1935年研制成功，但是，直到第二次世界大战期间，德国和美国等少数的研究单位和大型企业才开场应用少量实用化的涡流检测设备。例如，1942年，德国的*航空工厂借助于西普研制的仪器对进厂的铝、镁合金管材和棒材进展100的自动化检查。这一时期由于理论上的局限性，抑制各种实验参数对涡流检测的影响还未找到有效的方法，因而，没有从根本上取得有成效的突破和改进。1950一-1954年，德国的福斯特(Foerster)博士发表了一系列论文，其中包括消除涡流仪中*些干扰因素的理论和试验结果，开启了现代涡流检测方法和设备的研究工作。从此，涡流检测技术得到较快的开展并为
12、生产检验所采纳。近年来，涡流检测技术已经成为几种无损检测技术中的一个重要组成局部。六十年代初我国少数单位开场对涡流检测技术进展根本理论和应用技术的研究，制成了用于探伤、材质分选、测厚等各种用途的涡流检测设备，成立了涡流仪器生产的专业工厂，在航空航天、冶金、机械、化工、轻工等许多工业部门，涡流检测技术的应用己同益增多并日趋成熟。近年来，我国以清华大学和航空航天大学为代表的大专院校和科研单位，在人工神经网络技术和三维缺陷阻抗图的研究方面取得了很大进展。在现代社会，信息技术是由传感器技术、计算机技术和通信技术组成的。它们共同承担信息采集、处理和传输任务。随着电子技术，尤其是计算机技术和信息理论的飞速
13、开展，涡流检测技术受到深刻的影响并展现出新的前景。从涡流检测仪器的开展历程来看，可分为五代产品。第一代产品是以分立元件为根底，采用简单谐振方式的一维显示模拟仪器，只有一种检测频率；第二代产品是以阻抗平面分析法为根底，局部采用集成电路技术的二维显示模拟检测仪器，检测时可以选用不同的鼓励频率以适应不同检测材料的要求；第三代产品是多频涡流仪，检测时对探头同时施加两个或两个以上不同的检测频率，利用不同频率下被检金属材料反射阻抗不同的原理，提高了对材料特性或缺陷的检测能力，并通过混频处理抑制干扰信号，到达去伪存真的目的；第四代产品是以计算机技术为根底的智能化、数字化产品，其特点是能够大大简化操作，提高检测效率和数据处理能力，并具备频谱分析、涡流成像等功能；第五代产品是DSP技术、阵列技术、多通道技术、通信传输技术及其他无损检测技术相互融合为一体的多功能仪器，它能够对缺陷进展检测
