[发明专利]电涡流型温度传感器件

说明书

技术领域

本发明是利用热膨胀效应和位移变阻抗效应的乘积效应制得的一种电涡流型温度传感器件，通过热膨胀柱的形变改变线圈的阻抗，从而达到对温度进行测量的的目的。属于电子、通信与自动控制技术领域。

背景技术

(1)热膨胀效应：热膨胀材料随温度的变化产生微小形变，如图1所示，设热膨胀柱受热均匀，则间隙δ的变化值等于热膨胀柱原长l₀的变化值：

dδ＝dl＝αl₀dT           (1)

其中α为热膨胀材料的热膨胀系数，由于系数为ppm量级，故可认为热膨胀棒原长保持不变，dT为温度变化值。

(2)位移变阻抗效应：当导体片和通以交变电流的线圈之间的间距发生变化，线圈的阻抗会随之变化。

如图1所示：有一通以交变电流的传感器线圈。由于电流的存在，线圈周围就产生一个交变磁场H₁。若导体片置于该磁场范围内，导体内便产生电涡流也将产生一个新磁场H₂，H₂与H₁方向相反，力图削弱原磁场H₁，从而导致线圈的电感量、阻抗和品质因数发生变化。这些参数变化与导体片的几何形状、电导率、磁导率、线圈的几何参数、电流的频率以及线圈到导体片间的距离有关。如果控制温度改变，而使导体片的几何形状、电导率、磁导率、线圈的几何参数、电流的频率皆不变，就能构成测量温度的的传感器件。

为分析方便，我们将导体片上形成的电涡流等效为一个短路环中的电流。这样，线圈与导体片便等效为相互耦合的两个线圈，如图2所示。设线圈的电阻为R₁，电感为L₁，阻抗为Z₁＝R₁+jωL₁；短路环的电阻为R₂，电感为L₂；线圈与短路环之间的互感系数为M。M随它们之间的距离δ减小而增大。加在线圈两端的激励电压为根据基尔霍夫定律，可列出电压平衡方程组

解之得I·1=U·1R1+ω2M2R22+(ωL2)2R2+jω(L1-ω2M2R22+(ωL2)2L2)]]>