CN113280724A - 一种差分电桥式电涡流位移传感器 - Google Patents
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Abstract
一种差分电桥式电涡流位移传感器，所述的差分电桥式电涡位移流传感器包括信号处理装置、一组差分同轴线和一组差分涡流检测探头。所述的涡流检测探头内部只包含一个检测线圈。所述的信号处理装置包括激励信号驱动电路、平衡电桥电路和信号解调电路。差分式涡流探头安装在被测目标的两侧，正负探头分别敏感被测目标两侧的位移变化信息产生差分电压信号，经信号解调后可得到反应位移变化的模拟电压信号。平衡电桥只放大检测线圈的阻抗变化量，具有更高的分辨率，两个电涡流传感器探头的温度漂移，干扰噪声等特性几乎完全一致，因此具有双倍的灵敏度和极低的噪声和温度漂移，实现了提高检测精度的基础上减小探头尺寸的效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种无损检测装置，特别涉及一种差分电桥式电涡流位移传感器，用于对导体位移的高精度非接触测量。
背景技术
近年来在机械、电力、石油、航空、航天等领域中，电涡流位移传感器由于具有非接触、结构简单、灵敏度高、频率响应宽、抗恶劣环境能力强、不受非金属材料影响等众多优点，在检测领域得到广泛应用。
电涡流传感器是基于阻抗测量原理工作，当环境温度在常温附近小幅变化时，传感器的输出受温度影响较小，能够准确地反映被测位移的数值。当环境温度大幅偏离常温时，检测线圈的阻抗受温度影响会有较大变化，导致测量的信号会产生较大的漂移。为了进行温度补偿，传统的电涡流传感器大都采用在探头内部增加温度补偿装置，在信号处理装置中进行算法补偿，此种方法补偿精度较低。市场上还有一些采用低温度系数导线绕制线圈来减小环境温度对传感器电气参数的影响，该方式的补偿效果有限。另外，采用负温度系数电阻对线圈进行补偿会导致探头尺寸变长不利于安装检测。温度大幅偏离常温时，电路中的电阻、电容数值都会产生漂移，影响测量精度。差分电桥式电涡流位移传感器的正负探头安装在被测目标的两侧，正负探头分别敏感被测目标两侧的位移变化信息产生差分电压信号，经信号解调后可得到反应位移变化的模拟电压信号。平衡电桥只放大检测线圈的阻抗变化量，具有更高的分辨率，两个电涡流传感器探头的温度漂移，干扰噪声等特性几乎完全一致，因此具有双倍的灵敏度和极低的噪声和温度漂移，实现了提高检测精度的基础上减小探头尺寸的效果。
电路中电阻、电容、检测线圈的阻抗在高温环境中都会较大变化，温度影响而常见的金属良导体如铜、铝等材料电阻率温度系数较高，因此环境温度的变化严重影响电涡流位移传感器的测量结果。当环境温度较高时，检测线圈的阻抗受温度影响会有较大变化，导致测量的信号会产生较大的漂移。
发明内容
本发明的技术解决问题是：针对现有电涡流传感器难以兼顾体积和精度的不足，提出了一种差分电桥式电涡流位移传感器的设计方法，用于导体位移的高精度非接触测量。
本发明的技术解决方案是：一种差分电桥式电涡流位移传感器，包括信号处理装置、一组差分同轴电缆和一组差分涡流检测探头。所述的涡流检测探头内部只包含一个检测线圈。所述的信号处理装置包括激励信号驱动电路、平衡电桥电路和信号解调电路。激励信号驱动电路产生交流激励通过差分同轴线分别进入安装在被测目标的两侧差分探头，正负探头分别敏感被测目标两侧的位移变化信息产生差分电压信号，经信号解调后可得到反应位移变化的模拟电压信号。
本发明的原理是：激励信号在检测线圈周围产生交变磁场，处在交变磁场范围里面的被测导体将感应出涡流。导体中的涡流产生与线圈磁场方向相反的磁场，线圈磁场和涡流磁场的相互作用，改变探测线圈的阻抗。当距离改变时，线圈与目标导体的磁场耦合强度发生改变，线圈的阻抗随之改变。线圈阻抗改变导致平衡电桥的差分输出电压改变。差分电压先通过差分放大器放大，再经反向开关解调，最后经仪器放大器放大，可得到反应位移变化的模拟电压信号。
本发明与现有技术相比的优点在于：平衡电桥只放大检测线圈的阻抗变化量，具有更高的分辨率，两个电涡流传感器探头的温度漂移，干扰噪声等特性几乎完全一致，因此具有双倍的灵敏度和极低的噪声和温度漂移，实现了提高检测精度的基础上减小探头尺寸的效果。
附图说明
图1为本发明的差分电桥示意图；
图2为本发明的结构框图；
具体实施方式
本发明是一种差分电桥式电涡流传感器装置。可以根据被测目标移动方向的不同，对应配置为多组差分探头和信号处理电路，测量多个方向的位移。其主要由：信号处理装置、一组差分同轴线和一组差分涡流检测探头组成。本发明的信号处理装置包含：激励信号驱动电路、平衡电桥电路和信号解调电路。本发明的差分涡流检测探头内部只包含一个检测线圈，没有温度补偿线圈。所述的检测线圈与探测面平行，检测线圈通过同轴线连接信号处理装置。激励信号驱动电路产生交流激励通过差分同轴线分别进入差分检测线圈，在检测线圈周围产生交变磁场，处在交变磁场范围里面的被测导体将感应出涡流。导体中的涡流产生与线圈磁场方向相反的磁场，线圈磁场和涡流磁场的相互作用，改变探测线圈的阻抗。当距离改变时，线圈与目标导体的磁场耦合强度发生改变，线圈的阻抗随之改变。线圈阻抗改变导致平衡电桥的差分输出电压改变。差分电压先通过差分放大器放大，再经反向开关解调，最后经仪器放大器放大，可得到反应位移变化的模拟电压信号。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
此外，需要指出本发明中所述的部件名称和形状可以不同，凡是依本发明构思所述的构造、特征和原理所做的修改、补充和改进，均应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种差分电桥式电涡流位移传感器，其特征在于：所述的差分电桥式电涡位移流传感器包括信号处理装置、一组差分同轴电缆和一组差分涡流检测探头；所述的涡流检测探头内部只包含一个检测线圈；所述的信号处理装置包括激励信号驱动电路、平衡电桥电路和信号解调电路；激励信号驱动电路产生交流激励通过差分同轴线分别进入差分检测线圈，在检测线圈周围产生交变磁场，处在交变磁场范围里面的被测导体将感应出涡流；导体中的涡流产生与线圈磁场方向相反的磁场，线圈磁场和涡流磁场的相互作用，改变探测线圈的阻抗；当距离改变时，线圈与目标导体的磁场耦合强度发生改变，线圈的阻抗随之改变；线圈阻抗改变导致平衡电桥的差分输出电压改变；差分电压先通过差分放大器放大，再经反向开关解调，最后经仪器放大器放大，可得到反应位移变化的模拟电压信号。
2.根据权利要求1所述的一种差分电桥式电涡流位移传感器，其特征在于：所述的差分涡流检测探头内部只包含一个检测线圈，没有温度补偿线圈；所述的检测线圈与探测面平行，检测线圈通过同轴线连接信号处理装置。
3.根据权利要求1所述的一种差分电桥式电涡流位移传感器，其特征在于：所述的平衡电桥电路由检测桥臂和采样桥臂组成(如图一)，检测桥臂由探头内的检测线圈和电容并联组成，采样桥臂只有固定电阻。
4.根据权利要求1所述的一种差分电桥式电涡流位移传感器，其特征在于：所述的激励信号驱动电路由晶振、低压差稳压器、反相器、移位寄存器、二进制计数器组成；晶振产生超高频矩形波，经过6路反相器、二级制计数器、移位寄存器分频，产生高频的激励矩形波和解调矩形波；激励矩形波作为交流激励信号输出给探头；解调矩形波解调平衡电桥的输出信号可得到检测输出信号。
5.根据权利要求1所述的一种差分电桥式电涡流位移传感器，其特征在于：所述的一组差分涡流检测探头可以根据被测目标移动方向的不同，对应配置为多组差分探头和信号处理电路。
Priority Applications (1)
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| CN202010106091.2A CN113280724A (zh) | 2020-02-20 | 2020-02-20 | 一种差分电桥式电涡流位移传感器 |
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| CN202010106091.2A CN113280724A (zh) | 2020-02-20 | 2020-02-20 | 一种差分电桥式电涡流位移传感器 |
Publications (1)
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| CN202010106091.2A Pending CN113280724A (zh) | 2020-02-20 | 2020-02-20 | 一种差分电桥式电涡流位移传感器 |
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|---|---|---|---|---|
| CN114440753A (zh) * | 2022-02-24 | 2022-05-06 | 电子科技大学 | 一种基于电涡流原理的非接触式位移测量装置 |
| CN114577105A (zh) * | 2022-04-01 | 2022-06-03 | 南京航空航天大学 | 一种基于电涡流原理的电机位移传感器 |
| CN114659438A (zh) * | 2022-05-20 | 2022-06-24 | 山东华东风机有限公司 | 一种差动式位移传感器检测装置及检测方法 |
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2020
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| CN114577105A (zh) * | 2022-04-01 | 2022-06-03 | 南京航空航天大学 | 一种基于电涡流原理的电机位移传感器 |
| CN114659438A (zh) * | 2022-05-20 | 2022-06-24 | 山东华东风机有限公司 | 一种差动式位移传感器检测装置及检测方法 |
| CN114659438B (zh) * | 2022-05-20 | 2022-08-05 | 山东华东风机有限公司 | 一种差动式位移传感器检测装置及检测方法 |
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