[發明專利]一種基于電渦流原理的電機位移傳感器

在審

• 申請號: 202210348506.6
• 申請日: 2022-04-01
• 公開（公告）號: CN114577105A
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 張詩博;胡文婧;甘強;寧亞
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01B7/02
• 分類號: G01B7/02
• 代理公司: 北京華沛德權律師事務所 11302
• 代理人: 王玉璇

本發明公開了一種基于電渦流原理的電機位移傳感器，涉及位移傳感器技術領域，現提出如下方案，其包括傳感器的探頭、延伸電纜和前置器三個部分，所述探頭通過延伸電纜與前置器相連接，探頭檢測端靠近被測體，所述探頭的前端設置有探頭線圈，所述探頭是在探頭骨架上由漆包銅線繞制而成的，由于探頭線圈電磁特性的需求，探頭骨架是由聚四氟乙烯材料制成，探頭線圈裝在由不銹鋼制成的殼體內，作為連接傳感器探頭與前置器的延伸電纜則是耐高溫的射頻電纜。本發明傳感器的設計主要是基于電渦流原理，同時利用了諧振電路和差分電路來提高抗干擾性，通過濾波、線性補償對測量的結果進行進一步處理，現有技術大多都無法滿足這些較為復雜的檢測需求。

技術領域

本發明涉及位移傳感器技術領域，尤其涉及一種基于電渦流原理的電機位移傳感器。

背景技術

現實生活中電渦流原理應用極為廣泛，主要側重于其熱效應(如電磁爐)，而電渦流原理不僅有加熱效應還可以應用在檢測領域。電渦流檢測技術是以電磁感應原理為基礎的新興檢測技術,電渦流傳感器是基于該檢測技術而成的傳感器。與傳統的位移測距傳感器相比，電渦流傳感器具有非接觸測距、無污染、效率高、性能好等優點，因此擁有廣闊的發展前景。

其基本原理是：通過等效思想建立的線圈與被測導體的耦合電路可知，給探測線圈施加高頻交流電，線圈產生變化的交變磁場，并在金屬導體中激發感應電流(電渦流)。電渦流的交變磁場與線圈的交變磁場產生抵消效果，當線圈與導體間的距離發生變化，對應線圈的電感、電阻發生變化。因此只要控制線圈自身性質不變，則由渦流效應所引起的線圈阻抗的變化將成為電渦流效應變化過程中的單值變量，從而實現測量位移。

現有技術方案：國外對渦流傳感器的研究比較早，其技術、工藝等都比較成熟，許多廠家擁有著非常成熟的技術。目前國際上制造電渦流傳感器的廠家首推美國的Bently公司，此外還有德國的米銥(Micro-Epsilon)、賀德克(Hydac)、瑞士的Wabrometer、日本的歐姆龍(Omron)等，其中性能最高的當屬美國Bently公司的產品。美國通用能源集團本特利內華達公司研制了3300、3300XL系列渦流傳感器。3300XL系列傳感器系統表現出色，其特點是使用壽命長，并且能在各種嚴酷環境中的變現卓越。德國米銥公司研制了非接觸位移傳感器eddy NCDT系列，可用于對所有金屬材料的測量，無論鐵磁材料還是非鐵磁材料,測量過程無磨損，不對被測物體施加任何外力，且其獨有的溫度補償技術極大地消除了電渦流位移傳感器溫度漂移缺陷，達到了極高的溫度穩定性。

除了各大廠商對電渦流傳感器進行了大量研究外，一些科研人員也對電渦流傳感器技術的發展與改進做了大量研究，其成果也有很多，例如光柵式渦流位移傳感器(GECDS)、圓形陣列渦流無損檢測傳感器、高靈敏度脈沖渦流(PEC)儀器等。

現有技術的缺點：目前技術條件下的電渦流位移傳感器主要測量較為明顯的位移變化，進行輸入信號幅值以及相位的簡單提取，若將此類傳感器應用在測量電機轉子的徑向偏移量，其對于微小位移的測量精度和靈敏度均達不到要求，電渦流測距的最終目的是實現對于電機轉子位置的調控，獨立的測量結果并不具有實際意義，重點是對測量的結果進行進一步處理(如濾波、線性補償等)，現有技術大多都無法滿足這些較為復雜的檢測需求。

發明內容

本發明提出的一種基于電渦流原理的電機位移傳感器，解決了上述背景技術中提出的問題。

為了實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：

一種基于電渦流原理的電機位移傳感器，包括傳感器的探頭、延伸電纜和前置器三個部分，所述探頭通過延伸電纜與前置器相連接，探頭檢測端靠近被測體，所述探頭的前端設置有探頭線圈，所述探頭是在探頭骨架上由漆包銅線繞制而成的，由于探頭線圈電磁特性的需求，探頭骨架是由聚四氟乙烯材料制成，探頭線圈裝在由不銹鋼制成的殼體內，作為連接傳感器探頭與前置器的延伸電纜則是耐高溫的射頻電纜，前置器是一個能屏蔽外界干擾信號的金屬盒子，其中裝有測量電路，并用環氧樹脂灌封。