[发明专利]一种电涡流位移传感器及实现方法

说明书

本发明公开了一种大量程高精度高动态响应电涡流位移传感器及实现方法。该传感器包括交流谐振升压电桥、稳幅电路、幅度补偿与加法电路、正交采样触发信号生成电路和高速采样处理器；所述方法包括：通过双路采样方法进行双路采样数据，根据双路采样数据(S1、S2)计算谐振电路损耗电阻；根据电路损耗电阻计算线圈位移；根据温度S3，计算温度补偿后的位移温飘。本发明通过线圈升压，稳幅激励，幅度补偿的方法提高了传感器的灵敏度和测量范围；通过正交采样，数字处理的方法减小了外界干扰，提高了动态响应与稳定性。

技术领域

本发明涉及一种大量程高精度高动态响应电涡流位移传感器，该传感器广泛用于位移、振动测量、也适用于生产线状态监控。

背景技术

该类传感器的基本原理是发射交变电磁场的线圈靠近金属时会出现涡流效应，线圈到金属面距离越近，损耗越大。在其他因素不变的情况下，可以通过测量损耗来测量传感器与金属面的距离。

目前，电涡流位移传感器的线性范围只有探头直径的一半；在测量量程内，电感探头输出信号的变化范围小，灵敏度低；采用二极管式的绝对值检波，抗干扰性低；并且内部集成大量的模拟器件，造成温飘严重，系统复杂等缺点。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种大量程高精度高动态响应电涡流位移传感器及实现方法，所述传感器为高可靠性，低温漂的电涡流位移传感器。

本发明的目的通过以下的技术方案来实现：

一种大量程高精度高动态响应电涡流位移传感器，包括：

所述传感器包括交流谐振升压电桥、稳幅电路、幅度补偿与加法电路、正交采样触发信号生成电路和高速采样处理器；所述

交流谐振升压电桥，由谐振器、与谐振器并联的电阻(R2)及与谐振器串联的电容(C1)和电阻(R1)组成；所述谐振器由电感探头(Lx)、两个串联电容(C2、C3)组成；

稳幅电路，由可变增益放大器(4)、同步检波电路(3)、幅度平均电路(6)和比较调节器(7)组成；

幅度补偿与加法电路，由运放与电阻组成，用于调节幅度补偿的大小，并将补偿信号和稳幅电路输出信号相加，相加后得到的信号作为交流谐振升压电桥的激励信号(S1)；

正交采样触发信号生成电路，由高速比较器组成，该比较器设置有两个输入端，一端连接在同步检波电路(3)输出端上，另一端输入为特定值的直流电压(S_ut)。

一种大量程高精度高动态响应电涡流位移传感器的实现方法，包括：

通过双路采样方法进行双路采样数据，根据双路采样数据(S1、S2)计算谐振电路损耗电阻；

根据电路损耗电阻计算线圈位移；

根据温度S3，计算温度补偿后的位移温飘。

本发明提供的技术方案的有益效果是：

采用幅度补偿技术，可以增加传感器的输出范围，提高灵敏度；

采用高速比较器，对稳幅的同步检波信号B进行幅度比较，从而产生正交采样触发信号；这种方法结构简单，能可靠的产生相位差为90度的正交采样触发信号(S_t)；

采用测量探头线圈与两个电容串联，并从一个电容两端输入激励；在相同的激励电压条件下，相比从线圈两端输入激励信号，可以显著提高电感线圈两端的激励电压，增大测量范围；

采用高速比较器和高速模拟开关组成同步检波器，相比用二极管组成的绝对值电路，具有速度快、精度高、稳定性好的优点；