[发明专利]一种电感式位移传感器的检测电路及其检测方法

权利要求书

1.一种电感式位移传感器的检测电路，包括脉冲发生单元、检测单元、限流电阻R、传感器内置线圈和取样电阻R_S，所述传感器内置线圈等效为内阻R_L和电感L串联，其特征在于：所述限流电阻R、内阻R_L、电感L和取样电阻R_S串联后一端与脉冲发生单元连接，另一端接地；所述检测单元检测取样电阻R_S两端的电压或流经取样电阻R_S的电流。

2.如权利要求1所述的电感式位移传感器的检测电路，其特征在于：所述检测单元为数模转换器、电流检测放大器、电流传感器。

3.如权利要求1所述的电感式位移传感器的检测电路，其特征在于：所述脉冲发生单元为数字信号处理器DSP、单片机MCU、单片数字频率合成芯片DDS、可编程逻辑器件CPLD/FPGA、RISC微处理器ARM。

4.如权利要求1～3中任一所述的电感式位移传感器的检测电路的检测方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)使用脉冲发生单元输出激励脉冲至检测电路；

(2)检测单元测量取样电阻R_S两端的电压并换算出流经取样电阻R_S的电流，或直接测量流经取样电阻R_S的电流；

(3)通过检测到的流经取样电阻R_S的电流可得出流过传感器线圈的电流，建立电感线圈的一阶零状态响应函数，并根据单位时间变化量下流过线圈电流的变化，分别求解出线圈内阻R_L及线圈电感L；

(4)设定内阻R_L的取值范围及电感L的变化范围；

(5)根据检测到的电感L的变化来判断金属靶标距离传感器感应面位移变化情况。

5.如权利要求4所述的电感式位移传感器的检测电路的检测方法，其特征在于还包括步骤(6)：根据检测到的内阻R_L的值判断传感器的工作状态。

6.如权利要求4或5所述的电感式位移传感器的检测电路的检测方法，其特征在于：所述步骤(3)中由零时刻i₍₀₊₎＝i_(0-)＝0，电路的响应为零状态响应；流过线圈及取样电阻R_S的电流为：

it=im(1-e-tτ)---(1)]]>

其中，i_m为回路最大电流，τ为时间常数；

τ=LR+RL+RS---(2)]]>

t时刻，检测单元检测流经取样电阻R_S的电流i_t或检测其两端电压U₁，可得到流过取样电阻的电流为：

it=U1RS---(3)]]>

经过(3～5)个τ时间后，激励响应趋近结束；流过线圈的电流达到最大值i_m，检测单元再检测流经取样电阻R_S的电流i_m或检测其两端电压U₂，可得到流过取样电阻的最大电流为：

im=U2RS---(4)]]>

将公式(2)、公式(3)及公式(4)代入公式(1)，整理得到

方程(5)中，U_m、R_S、R、t为已知量，U₁、U₂通过检测单元采样得到，通过求解方程即可得到传感器线圈电感L及内阻R_L。