磁場在微小長度測量中的應(yīng)用
目錄
中文摘要………………………………………………………………………………1
前言……………………………………………………………………………………1
1 理論分析…………………………………………………………………………1
1.1 檢測原理………………………………………………………………………1
1.2 輸出特性………………………………………………………………………3
1.3 改進(jìn)型的檢測原理………………………………………………………………4
1.4 測量電路………………………………………………………………………5
1.4.1 交流電橋式測量電路………………………………………………………5
1.4.2 變壓器式交流電橋…………………………………………………………6
1.4.3 諧振式測量電路……………………………………………………………6
2 實驗研究…………………………………………………………………………7
2.1 實驗?zāi)康摹?
2.2 實驗器材及裝置………………………………………………………………7
2.2.1 實驗器材…………………………………………………………………7
2.2.2 實驗裝置…………………………………………………………………7
2.3 實驗原理………………………………………………………………………8
2.3.1 調(diào)0………………………………………………………………………8
2.3.2 計算方法…………………………………………………………………12
2.3.3 用光杠桿來檢測測量的準(zhǔn)確性……………………………………………13
2.4 實驗內(nèi)容及步驟………………………………………………………………14
3 實驗數(shù)據(jù)處理及結(jié)果分析……………………………………………………14
3.1 數(shù)據(jù)記錄與處理………………………………………………………………14
3.2 結(jié)果分析………………………………………………………………………16
結(jié)束語………………………………………………………………………………17
參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………17
英文摘要……………………………………………………………………………17
致謝…………………………………………………………………………………18
磁場在微小長度測量中的應(yīng)用
摘要： 根據(jù)電磁學(xué)原理和傳感器技術(shù)，將微小長度變化轉(zhuǎn)變成磁阻變化，然后將磁阻變化轉(zhuǎn)化成電感變化，電感變化轉(zhuǎn)變成外電路電壓的變化，利用電感傳感器將長度的較小的變化被轉(zhuǎn)換成電壓的較大的變化。據(jù)理論推導(dǎo)，得出微小長度的變化與外電路電壓的變化成正比，因此通過測量電壓的變化可計算出微小長度變化。然后通過實驗方案的設(shè)計和實施，制作了1個能實現(xiàn)以上轉(zhuǎn)變的電感傳感器，利用該傳感器來測量微小長度變化，并將測量結(jié)果與光杠桿的測量結(jié)果相比較，得出用電感傳感器測量微小長度是可行的，并且，在1定范圍內(nèi)，它的測量精度比光杠桿的測量精度更高，從而研究了磁場在微小長度測量中的應(yīng)用。該裝置設(shè)備簡單，使用方便，可以在生產(chǎn)、生活中廣泛應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：微小長度變化；傳感器；應(yīng)用研究；電感
前言
測量微小長度變化在我們的生產(chǎn)生活中有著重要的應(yīng)用。測出微小長度變化，我們可以計算出物體的熱膨脹系數(shù)，磁致伸縮系數(shù)，從而幫助我們深入了解物體的熱性質(zhì)和磁性質(zhì)。測量微小長度變化，我們可以發(fā)現(xiàn)機(jī)械0部件的微小位移，了解機(jī)械運作的正常狀況，防止機(jī)械故障的產(chǎn)生。測量微小長度變化，我們可以知道橋梁，水壩等建筑物的變形，從而采取有效的措施，防止重大事故的發(fā)生。因此，加強(qiáng)微小長度測量方面的研究對保障我們生產(chǎn)生活的順利進(jìn)行是相當(dāng)必要的。
用來測量微小長度的器件很多，最常用的是游標(biāo)卡尺，螺旋測微儀。它們使用方便，可直接測量微小長度，但精度不高，對于0.01mm以下的長度便無法測量。目前，我們通常采用光學(xué)的辦法來測量微小長度。比如光杠桿的.反射放大法，測量顯微鏡的放大法，激光干涉法，單縫衍射法[2,3]。光學(xué)方法通常精度很高，有的可達(dá)納米級，但是光學(xué)儀器成本昂貴，而且光學(xué)儀器要比較好的穩(wěn)定性，不便 隨便移動，因此在實際應(yīng)用當(dāng)中受到很大限制。如果用電感產(chǎn)生的磁場來測量微小長度變化，則設(shè)備簡單便宜，容易移動、組裝，而且測量的精度也能達(dá)到1--5μm的范圍[1]，因此在生產(chǎn)生活中有比較高的利用價值。
在利用磁場測量微小長度變化時，通過磁場的變化不易直接發(fā)現(xiàn)微小長度的變化，因此可以采用轉(zhuǎn)換測量法，將磁場的變化轉(zhuǎn)變成外電路電壓的變化,然后通過測量外電路電壓的變化來計算微小長度變化。
1 理論分析
1.1 檢測原理
用磁場測量微小長度的器材結(jié)構(gòu)如圖1所示，我們通常叫它變磁阻式傳感器．它由線圈、鐵芯和銜鐵3部分組成。鐵芯和銜鐵由導(dǎo)磁材料如硅鋼片或坡莫合金制成, 在鐵芯和銜鐵之間有氣隙, 氣隙厚度為δ, 傳感器的運動部分與銜鐵相連。當(dāng)銜鐵移動時, 氣隙厚度δ發(fā)生改變, 引起磁路中磁阻變
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