磁場在微小長度測量中的應用

磁場在微小長度測量中的應用

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  實驗目的………………………………………………………………………7
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0………………………………………………………………………8
2.3.2 計算方法…………………………………………………………………12
2.3.3 用光杠桿來檢測測量的準確性……………………………………………13
2.4 實驗內容及步驟………………………………………………………………14
3 實驗數據處理及結果分析……………………………………………………14
3.1 數據記錄與處理………………………………………………………………14
3.2 結果分析………………………………………………………………………16
結束語………………………………………………………………………………17
參考文獻……………………………………………………………………………17
英文摘要……………………………………………………………………………17
致謝…………………………………………………………………………………18
磁場在微小長度測量中的應用

 

摘要：  根據電磁學原理和傳感器技術，將微小長度變化轉變成磁阻變化，然后將磁阻變化轉化成電感變化，電感變化轉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換成電壓的較大的變化。據理論推導，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計和實施，制作了1個能實現以上轉變的電感傳感器，利用該傳感器來測量微小長度變化，并將測量結果與光杠桿的測量結果相比較，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，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用。該裝置設備簡單，使用方便，可以在生產、生活中廣泛應用。
關鍵詞：微小長度變化；傳感器；應用研究；電感

前言
    測量微小長度變化在我們的生產生活中有著重要的應用。測出微小長度變化，我們可以計算出物體的熱膨脹系數，磁致伸縮系數，從而幫助我們深入了解物體的熱性質和磁性質。測量微小長度變化，我們可以發現機械0部件的微小位移，了解機械運作的正常狀況，防止機械故障的產生。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，防止重大事故的發生。因此，加強微小長度測量方面的研究對保障我們生產生活的順利進行是相當必要的。
    用來測量微小長度的器件很多，最常用的是游標卡尺，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]。光學方法通常精度很高，有的可達納米級，但是光學儀器成本昂貴，而且光學儀器要比較好的穩定性，不便 隨便移動，因此在實際應用當中受到很大限制。如果用電感產生的磁場來測量微小長度變化，則設備簡單便宜，容易移動、組裝，而且測量的精度也能達到1--5μm的范圍[1]，因此在生產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現微小長度的變化，因此可以采用轉換測量法，將磁場的變化轉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構如圖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。當銜鐵移動時, 氣隙厚度δ發生改變, 引起磁路中磁阻變

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