一种具有非线性校正功能的电涡流位移传感器电路制造技术

本发明专利技术一种具有非线性校正功能的电涡流位移传感器电路，包括频率源、激励源、励磁线圈、校正电路、放大电路、解调电路、滤波电路，其中，频率源产生一路频率信号P1送至激励源电路，同时产生另一路频率信号P2送至解调电路；激励源电路，根据频率信号P1产生频率f、幅值固定的交流电压施加到励磁线圈；励磁线圈，安装在电涡流位移传感器的探头上，位移发生变化时其阻抗也随之变化；校正电路与励磁线圈共同作用下，励磁线圈阻抗转化为交流电压信号；放大电路对交流电压信号进行放大；解调电路根据频率信号P2的频率f和相位θ对交流信号进行解调；滤波电路将解调后的电压信号进行低通滤波，从而获得直流检测电压，该电压与探头位移成线性关系，解决电涡流位移传感器输出非线性问题。

【技术实现步骤摘要】
一种具有非线性校正功能的电涡流位移传感器电路
本专利技术涉及一种具有非线性校正功能的电涡流位移传感器电路，属于电涡流位移传感器

技术介绍
电涡流位移传感器是一种非接触式位移测量装置，一般由探头和信号检测电路组成。探头上的励磁线圈靠近被测物体(导体)时将产生电涡流，电涡流会引起励磁线圈阻抗变化，通过检测电路测量线圈的阻抗即可获得被测物体与线圈之间的距离信息。位移与线圈阻抗之间的关系是高度非线性的，这是影响传感器测量精度的关键因素，目前常用软件或硬件方法进行补偿以提高线性度。现有技术中根据传感器位移电压测量数据，通过模拟电路实现了相关函数运算功能，对传感器进行了非线性补偿电路设计。这些硬件补偿方法大大增加了检测电路复杂性，并且需要对每个传感器的特性进行标定确定补偿参数，限制了其应用范围。现有技术中也有利用二极管电流与电压特性进行校正的方法，具有电路简单的特点，但对二极管的参数具有严格要求，补偿效果仅能达到5％左右，现有技术也提出了通过改变振荡频率进行线性补偿电路，但对探头内温差变化的影响进行补偿。另外现有技术提出了通过软件进行非线性补偿的方法，这些方法都需要专门的模数转换电路以及数字信号处理器，大大增加了系统复杂性，并且会降低传感器动态响应特性。针对上述所有问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种具有非线性校正功能的电涡流位移传感器电路，通过简洁的办法解决电涡流位移传感器输出非线性问题。本专利技术的技术解决方案是：一种具有非线性校正功能的电涡流位移传感器电路，包括频率源、激励源、励磁线圈、校正电路、放大电路、解调电路、滤波电路，其中激励源电路，根据频率信号P1产生频率f、幅值固定的交流电压施加到励磁线圈；励磁线圈，安装在电涡流位移传感器的探头上且与被测导体平行，探头在沿被测导体法线方向的位移X发生变化时励磁线圈的电感量也随之变化；电涡流位移传感器的量程为Xmin～Xmax；校正电路将励磁线圈阻抗转化为交流电压信号V1输出；放大电路对交流电压信号V1进行放大输出；解调电路根据频率信号P2的频率f和相位θ对放大电路输出的电压信号进行解调；滤波电路将解调后的电压信号进行低通滤波，从而获得直流检测电压Vo，通过选择电容C和电阻R的大小，并调节相位θ可以提高Vo与探头位移x之间的线性度。优选的，所述校正电路由一个电阻R和一个电容C组成，其中优选的，电容C与励磁线圈L并联，并联后一端G连接激励源，另一端连接电阻R；电阻R与L、C并联后的电路串联，电阻R另一端连接激励源Vs的另一端；校正电路输出为交流电压信号V1；优选的，通过选择电容C和电阻R的大小，并调节相位θ，可以提高Vo与探头位移x之间的线性度。校正电路由一个电阻R和一个电容C组成，具体要求为：电容C与励磁线圈L并联，并联后一端G连接激励源，另一端连接电阻R；电阻R与L、C并联后的电路串联，电阻R另一端连接激励源Vs的另一端；校正电路输出为交流电压信号V1。优选的，所述校正电路避免电涡流位移传感器输出非线性。优选的，频率源产生的另一路频率信号P2作为解调信号，其相位θ能够调节。优选的，频率源产生的另一路频率信号P2作为解调信号，其相位θ能够调节，是指：相位θ根据具体的励磁线圈电感量L与位移X的关系，能够在(90±30)°范围内进行调节。优选的，相位θ能够在(90±30)°范围内进行调节，以使得电涡流位移传感器传感器获得最佳线性度。优选的，所述电容C的容值优选为其中L0为探头与被测导体距离无穷远时励磁线圈的电感量，以提高非线性校正的效果。优选的，所述电阻R阻值优选为且其中L1为Xmax处励磁线圈的电感量，以提高非线性校正的效果。所述相位θ根据具体电路参数进行调整，θ取值范围为(90±30)°。本专利技术与现有技术相比的有益效果在于：(1)本专利技术滤波电路将解调后的电压信号进行低通滤波，从而获得直流检测电压，该电压与探头位移成线性关系，解决电涡流位移传感器输出非线性问题。(2)本专利技术将电涡流位移传感器非线性校正电路与信号检测电路充分结合，不需要增加额外的补偿电路和软件算法，可以直接提高传感器输出的线性度。(3)本专利技术仅采用电阻电容等无源元器件，具有温度稳定、环境适应性好的优势，在航空航天、核工业等极端环境条件下达到了良好的效果。附图说明图1为本专利技术电路框图；图2为本专利技术校正电路原理图；图3为频率源电路原理图；图4为励磁线圈电感与位移的关系示意图；图5为解调电路原理图；图6为检测电压与位移之间的关系示意图；具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本专利技术一种具有非线性校正功能的电涡流位移传感器电路，包括频率源、激励源、励磁线圈、校正电路、放大电路、解调电路、滤波电路，其中，频率源产生一路频率信号P1送至激励源电路，同时产生另一路频率信号P2送至解调电路；激励源电路，根据频率信号P1产生频率f、幅值固定的交流电压施加到励磁线圈；励磁线圈，安装在电涡流位移传感器的探头上，位移发生变化时其阻抗也随之变化；校正电路与励磁线圈共同作用下，励磁线圈阻抗转化为交流电压信号；放大电路对交流电压信号进行放大；解调电路根据频率信号P2的频率f和相位θ对交流信号进行解调；滤波电路将解调后的电压信号进行低通滤波，从而获得直流检测电压，该电压与探头位移成线性关系，解决电涡流位移传感器输出非线性问题。电涡流位移传感器用于测量探头与被测导体之间的距离，被测导体安装在运动部件上，或者是运动部件的一部分。当运动部件与探头之间的距离变化时，电涡流位移传感器输出的电压就随之变化，对该电压进行采集计算就可以获得运动部件的位移。如果输出电压与位移之间的不是简单的线性关系，往往导致计算出的位移测量结果存在较大偏差，影响传感器测量精度，而且复杂的计算过程需要花费较长时间，导致传感器的动态响应不满足要求。因此，非线性度是衡量电涡流位移传感器性能的重要指标之一，而且还有影响的传感器的动态特性。本专利技术将电涡流位移传感器非线性校正电路与信号检测电路充分结合，不需要增加额外的补偿电路和软件算法，可以直接提高传感器输出的线性度，并且仅采用电阻电容等无源元器件，具有温度稳定、环境适应性好的优势，在航空航天、核工业等极端环境条件下达到了良好的效果。本专利技术针对现有技术的不足，提出了一种具有非线性校正功能的电涡流位移传感器电路，结合解调相位调整，提高了电涡流位移传感器检测电路输出电压与检测位移之间的线性度，从而实现了电涡流位移传感器精度的提升。本专利技术没有改变利用电涡流效应进行阻抗检测的基本工作方式，但所提出的校正电路组成、参数选择、解调信号的相位与现有技术差别很大。下面结合附图对本专利技术系统进行详细说明。如图1所示，为本专利技术一种电涡流位移传感器非线性校正电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有非线性校正功能的电涡流位移传感器电路，其特征在于：包括频率源、激励源、励磁线圈、校正电路、放大电路、解调电路、滤波电路；/n频率源产生一路频率信号P1，其频率为f，相位为0，送至激励源电路，同时，频率源产生另一路频率信号P2，其频率为f，相位为θ，送至解调电路；/n激励源电路，根据频率信号P1产生频率f、幅值固定的交流电压施加到励磁线圈；/n励磁线圈，安装在电涡流位移传感器的探头上且与被测导体平行，探头在沿被测导体法线方向的位移X发生变化时励磁线圈的电感量也随之变化；/n校正电路将励磁线圈阻抗转化为交流电压信号V1输出；/n放大电路对交流电压信号V1进行放大输出；/n解调电路根据频率信号P2的频率f和相位θ对放大电路输出的电压信号进行解调；/n滤波电路将解调后的电压信号进行低通滤波，从而获得直流检测电压Vo，，该电压与探头位移成线性关系。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有非线性校正功能的电涡流位移传感器电路，其特征在于：包括频率源、激励源、励磁线圈、校正电路、放大电路、解调电路、滤波电路；
频率源产生一路频率信号P1，其频率为f，相位为0，送至激励源电路，同时，频率源产生另一路频率信号P2，其频率为f，相位为θ，送至解调电路；
激励源电路，根据频率信号P1产生频率f、幅值固定的交流电压施加到励磁线圈；
励磁线圈，安装在电涡流位移传感器的探头上且与被测导体平行，探头在沿被测导体法线方向的位移X发生变化时励磁线圈的电感量也随之变化；
校正电路将励磁线圈阻抗转化为交流电压信号V1输出；
放大电路对交流电压信号V1进行放大输出；
解调电路根据频率信号P2的频率f和相位θ对放大电路输出的电压信号进行解调；
滤波电路将解调后的电压信号进行低通滤波，从而获得直流检测电压Vo，，该电压与探头位移成线性关系。


2.根据权利要求1所述的一种具有非线性校正功能的电涡流位移传感器电路，其特征在于：校正电路由一个电阻R和一个电容C组成，具体要...

【专利技术属性】
技术研发人员：马官营，袁利，刘燕锋，李玉猛，胡隽，汤亮，关新，
申请(专利权)人：北京控制工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11