[實用新型]一種電渦流傳感器的前置調理電路

有效

• 申請號: 201920480018.4
• 申請日: 2019-04-10
• 公開（公告）號: CN209840950U
• 公開（公告）日: 2019-12-24
• 發明（設計）人: 張亮;侯進振
• 申請（專利權）人: 北京清科電子有限責任公司
• 主分類號: G01B7/00
• 分類號: G01B7/00;H03G3/30
• 代理公司: 11617 北京瑞盛銘杰知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 鄭海松

本實用新型提出了一種電渦流傳感器的前置調理電路，包括：核心控制器、DDS正弦波信號源電路、自動增益控制器、自動增益控制器的幅度調節DAC電路、檢測電路、精密整流電路、信號放大電路、信號放大電路的偏置調節DAC電路、數字通信接口電路，數字通信接口電路用于接收指令和數據，并將指令和數據發送至核心控制器。本實用新型使用同一套前置調理電路，滿足不同材質金屬目標和測量量程的工程需求，以完成不同材質的金屬目標的檢測，滿足探頭互換性需求，降低系統維護成本。

技術領域

本實用新型涉及電渦流技術領域，特別涉及一種電渦流傳感器的前置調理電路。

背景技術

電渦流是指置于變化磁場中的塊狀金屬導體或在磁場中作切割磁力線的塊狀金屬導體，則在此塊狀金屬導體內將會產生旋渦狀的感應電流的現象。利用電渦流效應制作的傳感器可以實現對位移的直接測量，通過對激勵頻率的設定也可以對特定材料薄膜的厚度進行直接測量，并可以間接測量振動、溫度、應力、速度以及材料損傷等，電渦流測量方法具有非接觸、不受油污光線和粉塵干擾、靈敏度高、頻率響應范圍寬等優點。

如圖1所示，H1為正弦波激勵施加于探頭線圈產生的交變磁場，在金屬導體表面感應出電渦流I2，其產生的交變磁場為H2，影響探頭線圈I1的幅值和相位，當探頭線圈與金屬導體的距離d改變時，I1隨之發生變化，測量I1的幅值和相位信息，即可提取距離d信息。

現有的電渦流傳感器現場調試存在以下難度：精密電渦流應用，為了獲得較強的抗干擾性能，連接探頭與前置器的引線電纜要盡量短，并在運行時避免晃動和彎折。當前置器增益較高時，由于探頭安裝和引線固定方式隨工程實際需求變化，探頭電感發生微小變化，經過高增益的前置調理電路后傳感器輸出滿偏，無法進行測量，需要調節偏置。在某些工程應用中，為了盡可能靠近探頭線圈，前置器安裝至封閉或回轉機構內部，且安裝到位后拆卸難度非常大，調試人員無法直接通過調節前置器內機械電位器進行電路參數調節，需要通過控制總線程控增益和偏置的電路。

同時當探頭安裝和引線固定方式引入線圈電感變化后，電路諧振狀態發生改變，為了追求最佳諧振狀態，需要微調探頭線圈激勵頻率。

在諸多應用中，探頭線圈容易損壞，且不同探頭的參數有細微差別，但反應在傳感器輸出端即為較大誤差。如何能后在保留現有前置器的情況下，兼容更換新探頭，依然能夠正常進行設定和測量，滿足電渦流傳感器探頭具有互換性需求，是當前需要解決的主要問題之一。

使用同一探頭和前置器對不同材質金屬目標進行測量，需要改變正弦波激勵信號的頻率和幅值。使用同一探頭和前置器完成多量程測量，需要改變正弦波激勵信號的幅值，同時改變信號放大電路的偏置。如何滿足電渦流傳感器的多類型，多量程測量需求，是當前需要解決的主要問題之一。

現有的模擬電渦流傳感器前置調理電路方案：信號調理使用模擬器件搭建，電路參數需要調節機械電位器，由于電位器調節微弱模擬信號，不能置于遠端，否則會引入較大干擾，導致前置調理電路噪聲過大。這種方案的缺陷在于：機械電位器調節激勵信號幅度和信號放大電路偏置，無法遠在線程調節。無法改變激勵信號頻率，不能微調電路諧振狀態，亦不能支持多種被測金屬材料目標。

另外，現有的可變激勵頻率的電渦流傳感器前置調理電路方案：采用單一頻率的晶體振蕩器產生激勵，使用計數器芯片分頻產生若干頻率，再采用分離器件濾波對方波信號進行整形濾波，去除高頻分量，得到近似正弦波激勵信號源。這種方案的缺陷在于：只能實現幾個特定頻率的正弦波激勵信號輸出，無法連續調節從而微調電路諧振狀態，故無法獲得最大靈敏度。

實用新型內容

本實用新型的目的旨在至少解決所述技術缺陷之一。

為此，本實用新型的目的在于提出一種電渦流傳感器的前置調理電路。