与被测材料无关的新型电涡流位移传感器设计与实现

摘要

电涡流位移检测是涡流无损检测的重要应用之一，因其无接触、高灵敏度、低损耗等优点，近年来发展迅速，广泛应用于工程领域中。但根据涡流检测的原理，不同电导率和磁导率的被测体会对涡流效应产生不同的影响，导致检测结果的不同。检测不同的被测体，需要重新进行标定，不仅降低了装置的互换性，还大大增加了工作量，因此研制出一种可以检测不同电磁特性的被测体的装置显得尤为重要。本文在前人研究基础上，设计出了一套可以检测不同电导率的非磁性材料的位移检测装置。较之前设计的方案，该检测系统可以检测的被测体的电导率范围更大，因而使用范围更广。论文主要内容如下：
　　（1）对电涡流位移传感器进行有限元建模，通过有限元分析，分解出探头线圈的阻抗实部和虚部。通过对线圈阻抗之间关系的观察和数据处理，提出整个检测系统的实现方案。对仿真结果进行分析和处理，为之后的电路设计提供数据支持。
　　（2）提出实现方案后对整个系统进行设计。硬件电路方面，采用模块化的思想对电路各模块进行设计、仿真、调试。采用模数混合的设计方案，以单片机为控制核心，完成对系统的控制和数据的处理。在软件程序设计方面，以C语言为编程语言编写单片机程序，使单片机正常工作。系统设计完成后，为了保证系统的稳定性、抗干扰性等，对电路进行了PCB的制作，完成了整个系统的调试工作。
　　（3）系统设计完成后，搭建实验平台。实验中对六种非磁性材料进行了测量，首先测量了不同被测体和位移下线圈的阻抗值，实验值与仿真值进行比较，并进行了拟合，以减小误差。最终测量了六种材料在不同位移下的值，记录测试结果，并对结果进行了分析。
　　通过测试结果可以看出，本文设计的位移检测系统可以检测不同的非磁性材料，拓宽了其使用范围，也提高了其实用性。

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第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 电涡流位移检测技术国内外发展现状与趋势

1.3 本文主要研究内容

1.4 本文内容结构安排

第二章 新型电涡流位移传感技术理论与实现方案研究

2.1 电涡流传感器工作原理

2.2 与被测材料无关的涡流位移检测方法研究

2.3 电涡流传感器的建模及有限元仿真

2.4 传感器线圈阻抗仿真结果的分析

2.5新型电涡流位移传感器设计总体方案

2.6 本章小结

第三章 新型涡流位移检测系统设计

3.1 传统电涡流传感器电路设计方案

3.2 新型涡流位移检测系统功能电路设计

3.3 涡流检测系统软件程序设计

3.4 本章小结

第四章 实验平台搭建与实验结果分析

4.1 电路系统的设计与制作

4.2 检测系统电路的调试

4.3 测试平台搭建

4.4 测试结果分析

4.5 本章总结

第五章 总结与展望

5.1 全文工作总结

5.2 未来工作展望

致谢

参考文献