[其他]电涡流位移振幅测量仪

说明书

本发明是属于一种非接触式测量相对位移、振 幅的测量仪器。它可以用于各种机械主轴回转精度 分析，各种轴向变位的测量，钢板厚度的测量，磨 削量的在线测量以及化工、石油、电站主设备的主 轴监测等。

在本发明申请以前，日本发明专利申请(JP- 昭57-200803)公开了一种采用高频振荡器提供高 频激磁，装有激磁线圈和检测线圈的涡流位移振幅 测量仪。这种仪器激磁线圈在里面，检测线圈在外 面，且不在一个平面内，激磁线圈为恒定电流激磁。 传感器线圈远离被测金属材质时，检测线圈感应电 压小；相反，靠近被测金属材质时，破坏磁路平衡， 检测线圈感应电压高。由于传感器输出电压小、且 有非线性，因此，传感器后面要加高频放大器放大， 以及电子线性化电路。

本测量仪为了进一步提高灵敏度、分辨率和线 性度，采用了特殊结构的双线圈(即激磁线圈和检 测线圈)，激磁电流可变的方法，振荡器采用了高 稳定度的石英晶体振荡器，并利用精密稳压管双向 限幅，使振荡器具有较高的频率和幅度的稳定性， 并具有较强的负载能力。检波级前不需加高频信号 放大级进行放大，且整个仪器不需加线性化电路， 就能使整个仪器的灵敏度、分辨率、线性度、温度 系数等项指标大大地提高了。

本发明的涡流位移振幅测量仪，是利用强高频 电流进行激磁，并且激磁电流大小随位移增加而自 动增大。为了提高灵敏度和分辨率，传感器的线圈 包括激磁线圈L₁与检测线圈L₂，并使L₁  L₂为 弱耦合，在电路上L₁与谐振电容C₁串联联接， L₂与谐振电容C_Z并联联接，共同组成一个网络。 测量中当传感器远离被测金属时，使激磁线圈接近 串联谐振状态，检测线圈接近并联谐振状态。晶体 振荡器采用了精密的限幅结构来稳定频率和幅度， 因此传感器的取出信号非常高，线性度好，传感器 的各项指标大大地提高了。用这种传感器制造的涡 流位移振幅测量仪最高分辨力达0.01μ(动态)，量 程为1000μ时，分辨率达2×10^-5，线性度为0.5％， 量程为200μ时，线性度为0.2％，量程为20μ时， 线性度为0.5％，变换器的温度漂移为0.01％/℃。

图1为涡流位移振幅测量仪方框图；

图2为高精度稳幅及功率电路；

图3为双线圈工作原理；

图4为双线圈安装位置图示。

下面结合各附图详细说明本发明实施例：

图1中振荡器的功率输出供给传感器激磁线圈 一高频激磁电流，在传感器线圈前部产生高频磁场， 当传感器与被测金属材质靠近时，由于高频涡流效 应，根据电磁感应定律，反过来影响传感器线圈参 数的变化，引起传感器检测线圈两端输出电压发生 变化，将位移振幅信号转换成高频电压幅度的变化 信号，经检波与电压功率放大，送给数码显示电路 进行数字显示。

图2中，17、18为限幅稳压二极管，2、3、 4、5、6、7组成负基准电压源，9、10、11、 12、13、14组成正基准电压源，27为限流电阻，19、 20、21、22、23、24、25为功率输出电路。图2中 15端是输入高频信号，通过稳压二极管17、18双向 限幅，由于稳压二极管选用其击穿电压(稳压)值 比较高，为6V左右，为取得较合适的电压幅度， 采用了精密基准电压和稳压二极管组成了精密限幅。