[發明專利]一種電渦流位移傳感器及實現方法

有效

• 申請號: 201610328082.1
• 申請日: 2016-05-17
• 公開（公告）號: CN105783692B
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發明（設計）人: 李昌;周松斌;韓威;劉憶森;黃可嘉;劉偉鑫
• 申請（專利權）人: 廣東省智能制造研究所
• 主分類號: G01B7/02
• 分類號: G01B7/02
• 代理公司: 廣州容大專利代理事務所(普通合伙) 44326
• 代理人: 劉新年

本發明公開了一種大量程高精度高動態響應電渦流位移傳感器及實現方法。該傳感器包括交流諧振升壓電橋、穩幅電路、幅度補償與加法電路、正交采樣觸發信號生成電路和高速采樣處理器；所述方法包括：通過雙路采樣方法進行雙路采樣數據，根據雙路采樣數據(S1、S2)計算諧振電路損耗電阻；根據電路損耗電阻計算線圈位移；根據溫度S3，計算溫度補償后的位移溫飄。本發明通過線圈升壓，穩幅激勵，幅度補償的方法提高了傳感器的靈敏度和測量范圍；通過正交采樣，數字處理的方法減小了外界干擾，提高了動態響應與穩定性。

技術領域

本發明涉及一種大量程高精度高動態響應電渦流位移傳感器，該傳感器廣泛用于位移、振動測量、也適用于生產線狀態監控。

背景技術

該類傳感器的基本原理是發射交變電磁場的線圈靠近金屬時會出現渦流效應，線圈到金屬面距離越近，損耗越大。在其他因素不變的情況下，可以通過測量損耗來測量傳感器與金屬面的距離。

目前，電渦流位移傳感器的線性范圍只有探頭直徑的一半；在測量量程內，電感探頭輸出信號的變化范圍小，靈敏度低；采用二極管式的絕對值檢波，抗干擾性低；并且內部集成大量的模擬器件，造成溫飄嚴重，系統復雜等缺點。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明的目的是提供一種大量程高精度高動態響應電渦流位移傳感器及實現方法，所述傳感器為高可靠性，低溫漂的電渦流位移傳感器。

本發明的目的通過以下的技術方案來實現：

一種大量程高精度高動態響應電渦流位移傳感器，包括：

所述傳感器包括交流諧振升壓電橋、穩幅電路、幅度補償與加法電路、正交采樣觸發信號生成電路和高速采樣處理器；所述

交流諧振升壓電橋，由諧振器、與諧振器并聯的電阻(R2)及與諧振器串聯的電容(C1)和電阻(R1)組成；所述諧振器由電感探頭(Lx)、兩個串聯電容(C2、C3)組成；

穩幅電路，由可變增益放大器(4)、同步檢波電路(3)、幅度平均電路(6)和比較調節器(7)組成；

幅度補償與加法電路，由運放與電阻組成，用于調節幅度補償的大小，并將補償信號和穩幅電路輸出信號相加，相加后得到的信號作為交流諧振升壓電橋的激勵信號(S1)；

正交采樣觸發信號生成電路，由高速比較器組成，該比較器設置有兩個輸入端，一端連接在同步檢波電路(3)輸出端上，另一端輸入為特定值的直流電壓(S_ut)。

一種大量程高精度高動態響應電渦流位移傳感器的實現方法，包括：

通過雙路采樣方法進行雙路采樣數據，根據雙路采樣數據(S1、S2)計算諧振電路損耗電阻；

根據電路損耗電阻計算線圈位移；

根據溫度S3，計算溫度補償后的位移溫飄。

本發明提供的技術方案的有益效果是：

采用幅度補償技術，可以增加傳感器的輸出范圍，提高靈敏度；

采用高速比較器，對穩幅的同步檢波信號B進行幅度比較，從而產生正交采樣觸發信號；這種方法結構簡單，能可靠的產生相位差為90度的正交采樣觸發信號(S_t)；

采用測量探頭線圈與兩個電容串聯，并從一個電容兩端輸入激勵；在相同的激勵電壓條件下，相比從線圈兩端輸入激勵信號，可以顯著提高電感線圈兩端的激勵電壓，增大測量范圍；

采用高速比較器和高速模擬開關組成同步檢波器，相比用二極管組成的絕對值電路，具有速度快、精度高、穩定性好的優點；