[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

说明书

技术领域

本发明涉及传感器检测技术领域，具体涉及一种电感式位移传感器的检测电路及其检测方法。

背景技术

传统位移检测机构是基于机械式微动开关实现的，受机械触点易磨损、烧损；易因液体和粉尘污染而失效；需配备限位机构；按压装置易疲劳失效等缺陷因素制约，基于微动开关的传统位移检测机构逐渐被基于电感式位移传感器的检测技术替代，以获得关键位移检测机构的高可靠性及高精度检测。该类技术广泛应用于工业领域，且逐渐被拓展至军民用航空飞行器的起落架收放系统、机翼折叠系统、刹车系统、舱门、雷达罩等关键位置检测机构及舰舶装备领域。

基于电感式接近传感器的位移检测技术在工业领域，均以电感式接近开关的形式应用，且基本为有源电涡流式。该类接近开关在工作时，工作频率高，向外辐射高频磁场并产生能量较高的电场，使得该类接近开关的电磁兼容性差，同时因其工作原理，传感器内置线圈及电路结构均存在温度敏感因子，致使该类接近开关环境温度适应能力差，无法满足恶劣环境温度及复杂电磁场环境下的使用要求，使得该类技术的在航空及武器装备领域的应用受到限制。

为了满足恶劣环境下的使用要求，法国高诺斯及美国科瑞公司陆续推出非电涡流电感式接近开关，因其低工作频率，低功耗，全金属密封的特点产品具有良好的电磁兼容性及抗污染能力。两家公司推出的产品均在产品探头内置一只线圈，在被测金属靶标接近及远离接近开关探头的过程中，接近开关内置线圈的电感量发生变化，通过搭建模拟或数字电路将线圈电感变化量处理为可测量的电信号，并根据变化对应输出接近及远离的开关信号。两家公司所选用的检测方法均是通过对探头线圈施加激励信号，根据线圈的激励反馈信号提取电感线圈变化量，包括线圈充放电时间常数及相位差。然而接近开关探头线圈内阻容易因温度影响而变化，模拟检测方法在提取线圈充放电时间常数的同时并不能剔除内阻的影响。数字检测方法通过算法提取电压及电流相位差计算并剔除线圈内阻，从而达到抑制温度漂移的目的，但算法结构导致该类技术实时性差、结构复杂、可靠性低。

因传统方法不能精确的分别得到传感器线圈电感量及内阻值，致使现有技术无法实现在系统实时监测功能(BIT)，电感检测精度低导致只能识别被测金属靶标的接近及远离状态，无法精确的输出定量的位移信息。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种电感式位移传感器的检测电路，该电感式位移传感器的检测电路通过简单的电路结构、信号提取及过滤策略，使用简单的计算有效解决了现行技术耐环境温度能力差且无法得到传感器线圈精确电感量的问题。

本发明通过以下技术方案得以实现。

本发明提供的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，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。

所述检测单元为数模转换器、电流检测放大器、电流传感器等可以将流经取样电阻RS的电流或其两端电压转换成数字量的电路。

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等可产生脉冲信号的电路。

一种电感式位移传感器的检测电路的检测方法，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。

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。