[发明专利]一种用于检测微小平面线圈电感的振荡电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于检测微小平面线圈电感的振荡电路，属于电子检测技术领域。

背景技术

“柔顺传感器”概念的提出可以追溯到上世纪80年代末期，航空航天器中的许多特殊结构给传统刚性传感器的安装带来了很大困难。人们希望传感器具有良好的柔顺性能，不受被测物体形状限制，能够贴附于各种规则或不规则曲面实现正常的传感功能。进入上世纪90年代以后，美国、法国、日本、瑞士和葡萄牙等国家的科学家开始进行柔顺传感器的研究工作，许多新型的传感器材料和结构被应用到这一研究领域之中。

电涡流检测技术是一种无损、无接触测量的检测技术。电涡流传感器具有结构简单，灵敏度高，测量线性范围大，不受油污等介质的影响，抗干扰能力强等优点。

通常而言，比较适合电涡流线圈的振荡电路有电容三点式振荡电路和微分张弛振荡电路。

(1)电容三点式振荡电路

电容三点式振荡电路是传统调频式电涡流传感器通常使用的一种振荡电路，它的一般形式如图1(a)所示。该电路的突出优点是输出波形好，输出频率信号的稳定性高，受器件(主要是三极管)参数变化的影响小。图1(b)是电容三点式振荡电路的等效电路图，容性元件X₁、X₂与三极管发射极相连，感性元件(即敏感线圈)X₃接在三极管基极与集电极之间，当满足下列起振相位条件时：

X₁+X₂+X₃＝0

T(jω0)=AX2X1]]>

电路起振，其振荡频率一般为：

f=12πLC3]]>

可见，敏感线圈的电感参数变化直接导致振荡频率的变化。该电路具有较高的灵敏度，其突出优点是稳定性好，其短期稳定性可达10-6量级。但电容三点式振荡电路的稳定性等性能受电路品质因素影响较大，在品质因素小的情况下，电路输出波形会变差，甚至停振。

(2)微分张弛振荡电路

微分张弛振荡电路是一种新型的张弛振荡电路，其基本形式如图2(a)所示。该电路的主要优点是结构简单，调节方便，测量的灵敏度可以很高，图2(b)是电路输出频率f和电感L的一般关系曲线。在微分张弛电路中，电容C4和电阻R1组成充放电回路，其电压反馈到电压比较器的负输入端，敏感线圈L2和电阻R2也组成磁电回路，其电压反馈到电压比较器的正输入端，通过这两个电压的比较，在输出端输出方波。它的起振条件是L2/R2＜R1C4。可见，微分张弛振荡电路的起振与敏感线圈及传输电缆的电阻参数无关，但仍然受到传感器敏感线圈品质因素的影响。而且，微分张弛振荡电路的主要缺点是输出信号稳定性差，受器件参数的影响也较大。其短期稳定性一般只能达到10^-3量级，虽然经过改进(主要是加入电容环节)，其短期稳定性已经可以达到10^-4，但仍不能应用于位移等机械量的测量。

发明内容

本发明的目的是提出一种用于检测微小平面线圈电感的振荡电路，以克服已有技术的不足之处，有效地提高振荡系统的品质因素，使电涡流线圈的信号输出稳定。