[实用新型]一种调频变面积电涡流位移传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种位移传感器，具体是一种调频变面积电涡流位移传感器。

背景技术

电涡流位移传感器按结构可分为变间隙型、变面积型、螺管型和低频透射型4类。变面积型传感器由扁平矩形线圈构成，它利用被测导体和传感器扁平矩形线圈之间相对覆盖面积的变化所引起的电涡流效应强弱的变化来测量位移。

电涡流位移传感器采用的是感应电涡流原理。当带有高频电流的扁平线圈靠近被测金属时，线圈上的高频电流在被探测金属表面上产生感应电涡流，该感应电涡流又反过来影响扁平线圈的电感量，扁平线圈电感量的大小就与扁平线圈和被测金属表面的重合面积、被测金属的几何尺寸、扁平线圈到被测金属面的垂直距离、扁平线圈的几何形状、几何尺寸、圈数、电导率、磁导率等参数相关。固定除重合面积外的后七个参数后，扁平线圈和被测金属平行表面的重合面积就与线圈的电感量产生了单值函数关系，由于扁平线圈和被测金属平行表面的重合面积与它们之间的相对平行位移大小单值相关，从而位移值与线圈的电感量产生了单值函数关系。将线圈并联定值电容再连接到振荡电路中，就建立了扁平线圈和被测金属表面的平行位移与振荡频率的单值函数关系，就可用测得的振荡频率确定位移。线圈、振荡电路及被测金属板就组成了调频变面积型电涡流位移传感器。调频变面积型电涡流位移传感器以其结构简单、灵敏度高、线性测量范围大、抗干扰能力强、制造成本低和测量的非接触性等优点得到了广泛应用。

电涡流位移传感器的缺点是感应线圈受温度影响较大，降低了测量精度，限制了其使用范围，需做温度补偿；变面积型电涡流位移传感器还有扁平线圈到被测金属板的垂直距离(接近度)在二者平行位移中难于保持精确恒定、影响测试精度的问题，需做接近度补偿。

目前的温度补偿措施主要有：1.增加热敏元件，通过在桥路中串接热敏元件感知温度的变化来进行温度补偿。这要求热敏元件的温度变化系数与感应线圈的温度变化系数成比例，且二者所处温度场的变化应当相同，给电路处理和器件选型带来很大不便；2.增加差动补偿线圈，实现与感应线圈的差动，结构简单有效；3.使用无感补偿线圈接于桥路，定频定幅正弦波驱动，幅值检波，差动补偿，电路复杂。4.采用多辫线减小线圈电阻，减小温度对线圈阻抗的影响，但增加了线圈绕制的难度。这几项措施，在定频调幅型电涡流位移传感器上得到了应用，效果较好，但也存在硬件较复杂的缺点。

调频变面积型电涡流位移传感器目前常用的方案是差动线圈-双振荡器-频率/电压变换解调-差动放大-硬件对数处理-A/D变换-单片机处理输出，硬件较为复杂，体积较大、成本较高。

调频变面积型电涡流位移传感器以其结构简单、直接数字化、线性范围宽、灵敏度高、成本低见长，如果能设置差动补偿线圈并用软件直读频率，再用运算的方法进行温度补偿，用接近度补偿线圈进行接近度补偿，就可构成结构简单、体积小、性能强的调频变面积型电涡流位移传感器。

实用新型内容

为了克服上述现有技术存在的缺点，本实用新型的目的在于提供一种调频变面积电涡流位移传感器，它同时进行温度和接近度补偿及用软件进行非线性校正，且结构简单、体积小、性能强。

本实用新型的技术方案是：一种调频变面积电涡流位移传感器，包括矩形扁平的振荡线圈、与位移测量的非动参考件固定在一起的振荡电路板、与被测移动目标位置相对固定的电涡流目标板；还包括一振荡频率读出、运算及非线性校正板；所述振荡电路板上设有两套电路元件相同的调频振荡电路，每套调频振荡电路包括两个振荡线圈；振荡电路板的被测位移方向上的两端，每端粘固着同套调频振荡电路的两个串联振荡线圈且位置平行相对；各振荡线圈的扁平面与电涡流目标板的板面平行，且同套调频振荡电路的两个振荡线圈的扁平面与电涡流目标板的板面之间的垂直接近度相互补偿；电涡流目标板在被测位移方向上的长度为振荡线圈在被测位移方向上的外边长与两套振荡线圈两接近边间的距离之和；两套调频振荡电路输出端接所述的振荡频率读出、运算、非线性校正板。

作为本实用新型的进一步的技术方案：