[发明专利]一种电涡流位移传感器磁场干扰噪声测试系统

说明书

本发明公开了一种电涡流位移传感器磁场干扰噪声测试系统，信号发生器的参考信号通过功率放大器驱动激励线圈模拟磁场干扰，利用仪器放大器提取探测线圈两端的电压信号经低通滤波器与参考信号进行锁定放大获得磁场干扰强度信号，传感器电路的位移信号与参考信号进行锁定放大获得磁场干扰的噪声水平信号。本发明无需增设额外的磁场传感器即可实现磁场干扰强度的原位测量，并获得电涡流位移传感器的输出位移信号与磁场干扰相关的噪声水平，系统可为工业环境用电涡流位移传感器产品测试和新型抗强磁场干扰电涡流位移传感器研发提供分析数据。

技术领域：

本发明涉及电涡流传感器噪声分析领域，具体是一种电涡流位移传感器磁场干扰噪声测试系统。

背景技术：

随着超精密制造技术的发展，对加工、装配、检测等过程中仪器仪表的性能要求越来越高，位移测量的精度已经从微米量级提升到了纳米量级，电涡流位移传感器由于灵敏度高、非接触测量、响应速度快、不受油水介质影响等优点，在装备制造的工业现场得到广泛的应用。电涡流位移传感器的基本原理是电磁感应，即利用探测线圈产生的高频磁场在目标导体表面形成的电涡流特性实现微位移测量，因此，工业环境中广泛存在的磁场干扰也可能耦合到探测线圈上，进而加剧输出位移信号的噪声水平，降低传感器的测量精度。

目前，电涡流位移传感器主要采用电磁屏蔽的措施避免外界磁场干扰的影响，专利申请CN104729544A、CN109668504A等也提出通过探头和电路设计来提高抗强磁场干扰的能力。然而，目前仍然没有配套的测试系统针对磁场干扰对电涡流位移传感器输出位移信号的影响进行全面的、定量的测试分析。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种电涡流位移传感器磁场干扰噪声测试系统，采用简单、低价而高效的测试方式，实现磁场干扰对电涡流位移传感器输出位移信号噪声相关性的高精度测试，从而为工业环境用电涡流位移传感器产品测试和新型抗强磁场干扰电涡流位移传感器研发提供分析数据。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种电涡流位移传感器磁场干扰噪声测试系统，包括信号发生器、功率放大器、激励线圈、传感器探头、探测线圈、目标导体、同轴电缆、传感器电路、仪器放大器、低通滤波器、锁定放大器A、锁定放大器B和计算机；

所述信号发生器输出参考信号，通过功率放大器驱动激励线圈产生模拟的磁场干扰；

所述传感器探头穿过激励线圈并与激励线圈共轴固定，传感器探头上端面设置有探测线圈，探测线圈与激励线圈平行，目标导体平行设置于探测线圈的上部，探测线圈的引线通过同轴电缆连接传感器电路，输出位移信号；

所述探测线圈两端的电压信号通过同轴电缆连接仪器放大器，经过低通滤波器后输入锁定放大器A，并与参考信号进行锁定放大，输出磁场干扰强度信号；

所述传感器电路的位移信号通过锁定放大器B与参考信号进行锁定放大，输出磁场干扰的噪声水平信号；

所述参考信号、位移信号、磁场干扰强度信号和噪声水平信号由计算机进行数据采集和处理。

本发明的进一步技术：

所述信号发生器输出的参考信号为单一频率正弦波信号，参考信号的频率低于电涡流位移传感器的工作频率。

所述信号发生器改变参考信号的频率和幅值，从而测试不同频率、不同强度的磁场干扰下，电涡流位移传感器位移信号的相关噪声水平。

本发明中，电涡流位移传感器的探测线圈既用于位移的测量，也用于磁场干扰的测量。探测线圈经过标准磁场标定后，即可实现探测线圈位置外界磁场强度的原位测量；利用仪器放大器提取探测线圈两端的电压信号，仪器放大器具有极高的输入阻抗，因此磁场干扰的测量不会影响电涡流位移传感器本身的测量。