[实用新型]一种差分电桥式电涡流位移传感器

说明书

一种差分电桥式电涡流位移传感器，所述的差分电桥式电涡位移流传感器包括信号处理装置、一组差分同轴线和一组差分涡流检测探头。所述的涡流检测探头内部只包含一个检测线圈。所述的信号处理装置包括激励信号驱动电路、平衡电桥电路和信号解调电路。差分式涡流探头安装在被测目标的两侧，正负探头分别敏感被测目标两侧的位移变化信息产生差分电压信号，经信号解调后可得到反应位移变化的模拟电压信号。平衡电桥只放大检测线圈的阻抗变化量，具有更高的分辨率，两个电涡流传感器探头的温度漂移，干扰噪声等特性几乎完全一致，因此具有双倍的灵敏度和极低的噪声和温度漂移，实现了提高检测精度的基础上减小探头尺寸的效果。

技术领域

本实用新型涉及一种无损检测装置，特别涉及一种差分电桥式电涡流位移传感器，用于对导体位移的高精度非接触测量。

背景技术

近年来在机械、电力、石油、航空、航天等领域中，电涡流位移传感器由于具有非接触、结构简单、灵敏度高、频率响应宽、抗恶劣环境能力强、不受非金属材料影响等众多优点，在检测领域得到广泛应用。

电涡流传感器是基于阻抗测量原理工作，当环境温度在常温附近小幅变化时，传感器的输出受温度影响较小，能够准确地反映被测位移的数值。当环境温度大幅偏离常温时，检测线圈的阻抗受温度影响会有较大变化，导致测量的信号会产生较大的漂移。为了进行温度补偿，传统的电涡流传感器大都采用在探头内部增加温度补偿装置，在信号处理装置中进行算法补偿，此种方法补偿精度较低。市场上还有一些采用低温度系数导线绕制线圈来减小环境温度对传感器电气参数的影响，该方式的补偿效果有限。另外，采用负温度系数电阻对线圈进行补偿会导致探头尺寸变长不利于安装检测。温度大幅偏离常温时，电路中的电阻、电容数值都会产生漂移，影响测量精度。差分电桥式电涡流位移传感器的正负探头安装在被测目标的两侧，正负探头分别敏感被测目标两侧的位移变化信息产生差分电压信号，经信号解调后可得到反应位移变化的模拟电压信号。平衡电桥只放大检测线圈的阻抗变化量，具有更高的分辨率，两个电涡流传感器探头的温度漂移，干扰噪声等特性几乎完全一致，因此具有双倍的灵敏度和极低的噪声和温度漂移，实现了提高检测精度的基础上减小探头尺寸的效果。

电路中电阻、电容、检测线圈的阻抗在高温环境中都会较大变化，温度影响而常见的金属良导体如铜、铝等材料电阻率温度系数较高，因此环境温度的变化严重影响电涡流位移传感器的测量结果。当环境温度较高时，检测线圈的阻抗受温度影响会有较大变化，导致测量的信号会产生较大的漂移。

实用新型内容

本实用新型的技术解决问题是：针对现有电涡流传感器难以兼顾体积和精度的不足，提出了一种差分电桥式电涡流位移传感器的设计方法，用于导体位移的高精度非接触测量。

本实用新型的技术解决方案是：一种差分电桥式电涡流位移传感器，包括信号处理装置、一组差分同轴电缆和一组差分涡流检测探头。所述的涡流检测探头内部只包含一个检测线圈。所述的信号处理装置包括激励信号驱动电路、平衡电桥电路和信号解调电路。激励信号驱动电路产生交流激励通过差分同轴线分别进入安装在被测目标的两侧差分探头，正负探头分别敏感被测目标两侧的位移变化信息产生差分电压信号，经信号解调后可得到反应位移变化的模拟电压信号。

本实用新型的原理是：激励信号在检测线圈周围产生交变磁场，处在交变磁场范围里面的被测导体将感应出涡流。导体中的涡流产生与线圈磁场方向相反的磁场，线圈磁场和涡流磁场的相互作用，改变探测线圈的阻抗。当距离改变时，线圈与目标导体的磁场耦合强度发生改变，线圈的阻抗随之改变。线圈阻抗改变导致平衡电桥的差分输出电压改变。差分电压先通过差分放大器放大，再经反向开关解调，最后经仪器放大器放大，可得到反应位移变化的模拟电压信号。

本实用新型与现有技术相比的优点在于：平衡电桥只放大检测线圈的阻抗变化量，具有更高的分辨率，两个电涡流传感器探头的温度漂移，干扰噪声等特性几乎完全一致，因此具有双倍的灵敏度和极低的噪声和温度漂移，实现了提高检测精度的基础上减小探头尺寸的效果。

附图说明