磁场在微小长度测量中的应用
目录
中文摘要………………………………………………………………………………1
前言……………………………………………………………………………………1
1 理论分析…………………………………………………………………………1
1.1 检测原理………………………………………………………………………1
1.2 输出特性………………………………………………………………………3
1.3 改进型的检测原理………………………………………………………………4
1.4 测量电路………………………………………………………………………5
1.4.1 交流电桥式测量电路………………………………………………………5
1.4.2 变压器式交流电桥…………………………………………………………6
1.4.3 谐振式测量电路……………………………………………………………6
2 实验研究…………………………………………………………………………7
2.1 实验目的………………………………………………………………………7
2.2 实验器材及装置………………………………………………………………7
2.2.1 实验器材…………………………………………………………………7
2.2.2 实验装置…………………………………………………………………7
2.3 实验原理………………………………………………………………………8
2.3.1 调0………………………………………………………………………8
2.3.2 计算方法…………………………………………………………………12
2.3.3 用光杠杆来检测测量的准确性……………………………………………13
2.4 实验内容及步骤………………………………………………………………14
3 实验数据处理及结果分析……………………………………………………14
3.1 数据记录与处理………………………………………………………………14
3.2 结果分析………………………………………………………………………16
结束语………………………………………………………………………………17
参考文献……………………………………………………………………………17
英文摘要……………………………………………………………………………17
致谢…………………………………………………………………………………18
磁场在微小长度测量中的应用
摘要： 根据电磁学原理和传感器技术，将微小长度变化转变成磁阻变化，然后将磁阻变化转化成电感变化，电感变化转变成外电路电压的变化，利用电感传感器将长度的较小的变化被转换成电压的较大的变化。据理论推导，得出微小长度的变化与外电路电压的变化成正比，因此通过测量电压的变化可计算出微小长度变化。然后通过实验方案的设计和实施，制作了1个能实现以上转变的电感传感器，利用该传感器来测量微小长度变化，并将测量结果与光杠杆的测量结果相比较，得出用电感传感器测量微小长度是可行的，并且，在1定范围内，它的测量精度比光杠杆的测量精度更高，从而研究了磁场在微小长度测量中的应用。该装置设备简单，使用方便，可以在生产、生活中广泛应用。
关键词：微小长度变化；传感器；应用研究；电感
前言
测量微小长度变化在我们的生产生活中有着重要的应用。测出微小长度变化，我们可以计算出物体的热膨胀系数，磁致伸缩系数，从而帮助我们深入了解物体的热性质和磁性质。测量微小长度变化，我们可以发现机械0部件的微小位移，了解机械运作的正常状况，防止机械故障的产生。测量微小长度变化，我们可以知道桥梁，水坝等建筑物的变形，从而采取有效的措施，防止重大事故的发生。因此，加强微小长度测量方面的研究对保障我们生产生活的顺利进行是相当必要的。
用来测量微小长度的器件很多，最常用的是游标卡尺，螺旋测微仪。它们使用方便，可直接测量微小长度，但精度不高，对于0.01mm以下的长度便无法测量。目前，我们通常采用光学的办法来测量微小长度。比如光杠杆的.反射放大法，测量显微镜的放大法，激光干涉法，单缝衍射法[2,3]。光学方法通常精度很高，有的可达纳米级，但是光学仪器成本昂贵，而且光学仪器要比较好的稳定性，不便 随便移动，因此在实际应用当中受到很大限制。如果用电感产生的磁场来测量微小长度变化，则设备简单便宜，容易移动、组装，而且测量的精度也能达到1--5μm的范围[1]，因此在生产生活中有比较高的利用价值。
在利用磁场测量微小长度变化时，通过磁场的变化不易直接发现微小长度的变化，因此可以采用转换测量法，将磁场的变化转变成外电路电压的变化,然后通过测量外电路电压的变化来计算微小长度变化。
1 理论分析
1.1 检测原理
用磁场测量微小长度的器材结构如图1所示，我们通常叫它变磁阻式传感器．它由线圈、铁芯和衔铁3部分组成。铁芯和衔铁由导磁材料如硅钢片或坡莫合金制成, 在铁芯和衔铁之间有气隙, 气隙厚度为δ, 传感器的运动部分与衔铁相连。当衔铁移动时, 气隙厚度δ发生改变, 引起磁路中磁阻变
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