电涡流传感器在测量非铁磁性金属(如铝、铜)和铁磁性金属(如铁、钢)时,其灵敏度和测量结果会有何不同?
非铁磁性金属(如铝、铜):
灵敏度较高:非铁磁性材料的相对磁导率接近1(μr≈1),电涡流效应主要由材料的导电性(电导率σ)决定。高频交变磁场在导体表面产生的涡流较强,传感器对位移或厚度变化更敏感。
线性度好:涡流损耗以电阻性为主,输出信号与距离/厚度的线性关系较好。
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铁磁性金属(如铁、钢):
灵敏度降低:铁磁性材料的磁导率(μr≫1)较高,交变磁场会同时引发涡流和磁滞损耗,导致部分磁场能量被材料吸收,涡流响应减弱。因此,相同距离下,传感器输出信号可能比非铁磁性材料小。
非线性影响:高磁导率可能导致磁场分布复杂化,测量结果易受材料磁特性不均匀性的干扰。
根本原因:
电涡流传感器的阻抗变化取决于被测材料的电导率σ和磁导率μ。非铁磁性材料仅σ起主导作用,而铁磁性材料的μ会显著改变传感器线圈的感抗,从而影响灵敏度和线性度。
应用注意:实际使用时需针对不同材料校准传感器,或选择适配的探头频率(如铁磁性材料可用较低频率以减少磁滞损耗影响)。
一个加速度振动传感器用于测量机械设备的振动,其灵敏度为 100 mV/g(即每 1g 的加速度产生 100 mV 电压输出)。传感器连接到一个数据采集系统,该系统在测量时引入了 10 mV 的高斯白噪声。假设设备在某一时刻的真实振动加速度为 0.5g,求: 传感器输出的信号电压(不考虑噪声)。 实际采集到的电压信号(考虑噪声)。 信噪比(SNR)是多少分贝(dB)?
倾角传感器在测量时,输出信号与实际倾角之间存在非线性误差。已知传感器的灵敏度为 0.1 V/°,零点偏移为 0.5 V。当输入倾角为 30° 时,传感器输出电压为 3.8 V,但理论线性输出应为 3.5 V。请分析: 非线性误差是多少? 如何通过校准减小该误差?