[发明专利]一种电感式位移传感器及其位移测量方法

权利要求书

1.一种电感式位移传感器，其特征在于，包括微控制器、隔直放大电路、四臂电桥和模数混合电路；

所述隔直放大电路分别与微控制器、四臂电桥电连接；

所述模数混合电路分别与四臂电桥、微控制器电连接；

微控制器输出采样序列，采样序列的输出间隔、输出幅度和输出相位差可调，采样序列经过隔直放大电路后得到激励信号，可调的激励信号加载在四臂电桥上，所述四臂电桥中有一臂接电感探头，所述四臂电桥有两个输出信号，两个输出信号通过模数混合电路后得到两组信号，每组信号包括多个采样信号，多个采样信号通过微控制器采样后测量两个输出信号的幅度与相位可以计算得到电感探头电感量，探头电感量经过输出区间设定方法和非线性校正方法得到探头与金属材料之间的位移。

2.根据权利要求1所述的电感式位移传感器，其特征在于，所述微控制器包括八通道ADC、两通道DAC、四通道PWM控制器和运算单元，两通道DAC包括第一DAC和第二DAC；

所述第一DAC用于输出采样序列，产生激励信号；

所述四通道PWM控制器用于产生四通道PWM信号；

所述八通道ADC用于分别采样所述多个采样信号；

所述运算单元用于通过多个采样信号测量两个输出信号的幅度与相位可以计算得到电感探头电感量，探头电感量经过输出区间设定方法和非线性校正方法得到探头与金属材料之间的位移；

所述第二DAC用于经过其依次连接的低通滤波电路、放大电路、端口保护电路输出探头与金属材料之间的位移；

所述隔直放大电路包括依次连接的隔离直流分量电路和放大交流分量电路。

3.根据权利要求2所述的电感式位移传感器，其特征在于，所述四臂电桥包括电阻Rs、电阻R1、电阻R2和电感探头Lx；其中电感探头Lx与电阻Rs串联，电感探头Lx另一端接地，电阻Rs另一端接激励信号S；电阻R1与电阻R2串联并且两电阻值相等，电阻R2另一端接地，电阻R1另一端接激励信号S；电感探头Lx与电阻Rs串接端上电压信号作为两输出信号(Si；So)中的信号So，电阻R1与电阻R2串接端上的电压信号作为两输出信号(Si；So)中的信号Si。

4.根据权利要求3所述的电感式位移传感器，其特征在于，所述模数混合电路包括八个单刀双掷开关和八个滑动平均电路；八个单刀双掷开关分别为开关K1、开关K2、开关K3、开关K4、开关K5、开关K6、开关K7、开关K8；八个滑动平均电路分别为滑动平均1、滑动平均2、滑动平均3、滑动平均4、滑动平均5、滑动平均6、滑动平均7、滑动平均8；八个单刀双掷开关分为两组，每组四个，每组处理一个输出信号；其中开关K1、开关K2、开关K3、开关K4用于处理输出信号Si，开关K5、开关K6、开关K7、开关K8用于处理输出信号So；开关K1、开关K2、开关K3、开关K4分别有两个不动端，其中一个接地，另一端接信号Si；开关K5、开关K6、开关K7、开关K8分别有两个不动端，其中一个接地，另一端接信号So；开关K1、开关K2、开关K3、开关K4的动端分别接滑动平均1、滑动平均2、滑动平均3、滑动平均4的输入端；开关K5、开关K6、开关K7、开关K8的动端分别接滑动平均5、滑动平均6、滑动平均7、滑动平均8的输入端；滑动平均1、滑动平均2、滑动平均3、滑动平均4输出信号分别为Si1、Si2、Si3、Si4；滑动平均5、滑动平均6、滑动平均7、滑动平均8输出信号分别为So1、So2、So3、So4；微控制器内的八通道ADC分别采样信号Si1、Si2、Si3、Si4、So1、So2、So3、So4。

5.根据权利要求4所述的电感式位移传感器，其特征在于，八个单刀双掷开关由四通道PWM信号控制，四通道PWM信号分别为PWM1、PWM2、PWM3、PWM4；PWM1与零信号异或输出信号PWMo1控制开关K1、开关K5；PWM2与PWM1异或输出信号PWMo2控制开关K2、开关K6；PWM3与PWM2异或输出信号PWMo3控制开关K3、开关K7；PWM4与PWM3异或输出信号PWMo4控制开关K4、开关K8。