CN115143871A - 一种电涡流微小距离测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供的一种电涡流微小距离测量装置及方法，涉及距离测量技术领域。该装置包括：主线圈、多个副线圈、多个可编程相移器、多个线圈驱动器、振荡电路以及控制器；所述多个副线圈和所述主线圈布局在同一平面上，且所述多个副线圈布局在所述主线圈的周围，所述主线圈和所述振荡电路连接，所述振荡电路还连接所述多个可编程相移器，所述多个可编程相移器通过所述多个线圈驱动器分别连接所述多个副线圈；所述振荡电路和所述多个可编程相移器均连接所述控制器，该装置利用多个副线圈产生的涡流增强或者抵消部分主线圈产生的涡流，可以抵消安装不平行对测量的不利影响，相比人工校正，通过自动化的方式可以提高电涡流微小距离的测量准确性。

Description

一种电涡流微小距离测量装置及方法

技术领域

本申请涉及距离测量技术领域，具体而言，涉及一种电涡流微小距离测量装置及方法。

背景技术

通过涡流电感法可以测量激励线圈至目标导体的距离，其中，激励线圈产生的磁场在目标金属中形成电涡流，该电涡流可产生磁场，使得激励线圈中可产生感应电动势，从而改变激励线圈的电感。电感的变化量可以反映激励线圈与目标导体的距离。

激励线圈与目标导体的表面严格平行时，两者之间微小距离的变化与激励线圈的电感变化量呈现线性关系，通过测量电感变化量可以计算得到微小距离变化，激励线圈与目标导体的表面不平行时，微小距离的变化与电感变化量不再是线性关系。现有技术中，激励线圈与目标导体的表面不平行时，通常要通过反复的人工校正的方式将激励线圈与目标导体的表面调整的严格平行，执行效率较低，并且，测量结果不准确。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种电涡流微小距离测量装置及方法，以解决现有技术中激励线圈与目标导体的表面不平行时，需通过人工校正的方式将激励线圈与目标导体的表面调整的严格平行导致的执行效率较低、测量的准确性较低的技术问题。

为实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本申请实施例提供一种电涡流微小距离测量装置，所述电涡流微小距离测量装置包括：主线圈、多个副线圈、多个可编程相移器、多个线圈驱动器、振荡电路以及控制器；

所述多个副线圈和所述主线圈布局在同一平面上，且所述多个副线圈布局在所述主线圈的周围，所述主线圈和所述振荡电路连接，所述振荡电路还连接所述多个可编程相移器，所述多个可编程相移器通过所述多个线圈驱动器分别连接所述多个副线圈；所述振荡电路和所述多个可编程相移器均连接所述控制器。

可选地，所述电涡流微小距离测量装置还包括：所述多个线圈驱动器通过所述多个开关分别连接所述多个副线圈。

可选地，每个可编程相移器为基于三阶锁相环的相移器。

可选地，所述多个副线圈的线圈参数均相同。

可选地，所述多个线圈驱动器的电路参数均相同。

第二方面，本申请实施例提供一种电涡流微小距离测量方法，所述电涡流微小距离测量方法应用于上述第一方面所述的电涡流微小距离测量装置中的控制器，所述方法包括：

调整所述电涡流微小距离测量装置中至少一个可编程相移器的相位，对所述电涡流微小距离测量装置中的主线圈进行校准；

在所述主线圈校准完成后，控制所述电涡流微小距离测量装置中的多个开关导通，并获取所述电涡流微小距离测量装置中振荡电路产生的测量频率信号；

根据所述测量频率信号的测量频率，计算所述主线圈的测量电感；

根据所述测量电感，确定待测目标导体与所述主线圈中预设位置之间的距离。

可选地，所述调整所述电涡流微小距离测量装置中至少一个可编程相移器的相位，对所述电涡流微小距离测量装置中的主线圈进行校准，包括：

控制所述可编程相移器与对应副线圈之间的开关导通，并控制其他可编程相移器与对应副线圈之间的开关断开；

获取在所述可编程相移器的作用下所述振荡电路产生的校准频率信号；

根据所述校准频率信号的校准频率，计算所述可编程相移器的作用下所述主线圈的等效电感；

根据所述等效电感以及预设的基准电感，调节所述可编程相移器的相位，使得在相位调节后所述可编程相移器的作用下计算得到的等效电感等于所述基准电感。

可选地，所述根据所述等效电感以及预设的基准电感，调节所述可编程相移器的相位之前，所述方法还包括：

控制基准可编程相移器与对应副线圈之间的开关导通，并控制其他可编程相移器与对应副线圈之间的开关断开，其中，所述基准可编程相移器为所述多个可编程相移器中预设基准可编程相移器，至少一个所述可编程相移器包括：所述多个可编程相移器中所述基准可编程相移器之外的所有其他可编程相移器；

获取在所述基准可编程相移器的作用下所述振荡电路产生的校准频率信号；

根据所述校准频率信号的校准频率，计算所述基准可编程相移器的作用下所述主线圈的等效电感作为所述基准电感。

可选地，所述根据所述等效电感以及预设的基准电感，调节所述可编程相移器的相位，使得在相位调节后所述可编程相移器的作用下计算得到的等效电感等于所述基准电感，包括：

若所述等效电感大于所述基准电感，则增加所述可编程相移器的相位，使得在相位增加后所述可编程相移器的作用下计算得到的等效电感等于所述基准电感。

可选地，所述根据所述等效电感以及预设的基准电感，调节所述可编程相移器的相位，使得在相位调节后所述可编程相移器的作用下计算得到的等效电感等于所述基准电感，包括：

若所述等效电感小于所述基准电感，则减小所述可编程相移器的相位，使得在相位减小后所述可编程相移器的作用下计算得到的等效电感等于所述基准电感。

相对于现有技术而言，本申请具有以下有益效果：

本申请提供的一种电涡流微小距离测量装置，该装置包括主线圈、多个副线圈、多个可编程相移器、多个线圈驱动器、振荡电路以及控制器，多个副线圈和主线圈布局在同一平面上，且多个副线圈布局在主线圈的周围，主线圈和振荡电路连接，振荡电路还连接多个可编程相移器，多个可编程相移器通过多个线圈驱动器分别连接多个副线圈，振荡电路还连接控制器。该电涡流微小距离测量装置可通过多个可编程相移器的相位，通过多个线圈驱动器调节多个副线圈中的电流的大小，通过副线圈中的电流与主线圈中的电流的相位差可精细调节涡流大小，利用多个副线圈产生的涡流增强或者抵消部分主线圈产生的涡流，可以抵消安装不平行对测量的不利影响，不需要通过人工校正的方式将主线圈与目标导体的表面调整的严格平行，并且，相比人工校正，通过自动化的方式可以提高电涡流微小距离的测量准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种电涡流微小距离测量装置的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种电涡流微小距离测量装置的空间结构示意图；

图3为本申请实施例提供的另一种电涡流微小距离测量装置的空间结构示意图；

图4为本申请实施例提供的另一种电涡流微小距离测量装置的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种电涡流微小距离测量方法的流程示意图；

图6为本申请实施例提供的另一种电涡流微小距离测量方法的流程示意图；

图7为本申请实施例提供的另一种电涡流微小距离测量方法的流程示意图；

图8为本申请实施例提供的另一种电涡流微小距离测量方法的流程示意图；

图9为本申请实施例提供的一种主线圈与多个副线圈的波形图；

图10为本申请实施例提供的另一种主线圈与多个副线圈的波形图；

图11为本申请实施例提供的一种应用于控制器的电涡流微小距离测量装置的示意图；

图12为本申请实施例提供的一种控制器的示意图。

图标：主线圈100；第一副线圈210；第二副线圈220；第三副线圈230；第四副线圈240；第一可编程相移器310；第二可编程相移器320；第三可编程相移器330；第四可编程相移器340；第一副线圈驱动器410；第二副线圈驱动器420；第三副线圈驱动器430；第四副线圈驱动器440；振荡电路500；控制器600；第一开关710；第二开关720；第三开关730；第四开关740。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

激励线圈与目标导体的表面不平行时，需通过反复的人工校正的方式将激励线圈与目标导体的表面调整的严格平行，执行效率较低，并且，人工校正的方式不能保证严格平行，使得测量的电涡流微小距离不准确。

为了提高电涡流微小距离测量的效率以及测量结果的准确性，本申请提供了一种电涡流微小距离测量装置及方法，通过激励线圈与多个其他线圈，即主线圈与多个副线圈协同工作的方式，利用多个副线圈产生的涡流增强或者抵消部分主线圈产生的涡流，从而抵消安装不平行对测量带来的不利影响，通过自动化的方式可以提高测量的效率以及测量结果的准确性。

如下通过具体示例，对本申请实施例所提供的一种电涡流微小距离测量装置进行解释说明。图1为本申请实施例提供的一种电涡流微小距离测量装置的结构示意图，如图1所示，该电涡流微小距离测量装置包括：主线圈100、多个副线圈、多个可编程相移器、多个副线圈驱动器、振荡电路500以及控制器600。

主线圈100和振荡电路500连接，形成振荡器，产生特定频率的正弦信号。振荡电路500连接控制器600，使得控制器600可测量得到振荡器产生的正弦信号的频率。

可选地，在本申请实施例中，该振荡器可采用受晶体管寄生参数较小的克拉泊振荡器，还可采用其他振荡器，在本申请实施例中不作具体限制。

其中，振荡电路500中设置有谐振电容。

主线圈100产生的磁场还可在待测目标导体中形成电涡流，该电涡流产生磁场，使得在主线圈100中产生感应电动势，进而改变主线圈100的电感，改变后的主线圈100的电感与振荡电路500中设计的谐振电容可共同决定振荡器产生的频率。

振荡电路500还连接多个可编程相移器。本申请实施例中以四个可编程相移器为例进行解释说明，其中，该四个可编程相移器分别为第一可编程相移器310、第二可编程相移器320、第三可编程相移器330、第四可编程相移器340。振荡器产生的正弦信号可作为多个可编程相移器的输入信号，可编程相移器可将输入进的正弦信号的相位移动对应角度，产生移动相位后的正弦信号，从而进行输出。

多个可编程相移器通过多个副线圈驱动器分别连接多个副线圈。本申请实施例中以四个线圈驱动器以及四个副线圈为例进行解释说明，该四个线圈驱动器分别为第一副线圈驱动器410、第二副线圈驱动器420、第三副线圈驱动器430、第四副线圈驱动器440，该四个副线圈分别为第一副线圈210、第二副线圈220、第三副线圈230、第四副线圈240，其中，第一可编程相移器310通过第一副线圈驱动器410连接第一副线圈210，第二可编程相移器320通过第二副线圈驱动器420连接第二副线圈220，第三可编程相移器330通过第三副线圈驱动器430连接第三副线圈230，第四可编程相移器340通过第四副线圈驱动器440连接第四副线圈240。多个副线圈驱动器可接收与之相连接的可编程相移器传输过来的正弦信号，并根据该正弦信号对多个副线圈进行驱动控制。

多个可编程相移器是一种可以进行数字编程或由控制器600控制的移相器。在本申请实施例中，可编程相移器可以是基于三阶锁相环的相移器，能够跟踪振荡器产生的正弦信号的频率和相位，并且，可以产生所需相位的正弦信号。控制器600还连接多个可编程相移器，以控制多个可编程控制器的相位。

可选地，多个可编程相移器的结构相同。

在本申请实施例中，多个可编程相移器可以是台式仪器、机架安装式仪器、集成连接式仪器或表面安装式部件，还可为其它可编程相移器，在本申请实施例中不作具体限制。

在本申请实施例中，多个副线圈的线圈参数均相同。示例地，第一副线圈210、第二副线圈220、第三副线圈230、第四副线圈240的材料、线宽、间距、形状、匝数等线圈参数相同。示例地，多个副线圈200可采用1.6毫米厚的FR4工艺材料的PCB(Printed CircuitBoard)制作线宽0.2毫米、间距0.2毫米、相同匝数的平面螺旋电感。基于PCB工艺的平面螺旋电感的成本低、一致性优良，并且，可以和测量电路一起制造，可在厚度受限的空间场景使用。

在本申请实施例中，多个副线圈驱动器的电路参数均相同。示例地，多个副线圈驱动器的电压、电流、输出阻抗、频响曲线等电路参数均相同。

本申请实施例中以四个可编程相移器为例对电涡流微小距离测量装置的空间结构进行解释说明，示例地，图2为本申请实施例提供的一种电涡流微小距离测量装置的空间结构示意图，图3为本申请实施例提供的另一种电涡流微小距离测量装置的空间结构示意图，如图2和图3所示，多个副线圈和主线圈100布局在同一平面上，且多个副线圈布局在主线圈100的周围，多个副线圈200的位置以主线圈为中心具有旋转对称性。

若主线圈100与副线圈相邻导线的电流相同，在待测目标导体上对应的位置产生相反方向的涡流，总涡流减小，若主线圈与副线圈相邻导线的电流相反，在待测目标导体上对应的位置产生相同方向的涡流，总涡流增大，通过调节副线圈中电流与主线圈中电流的相位差可精细调节涡流大小。

可选地，多个副线圈在对应的线圈驱动器下产生的信号幅度可以是主线圈的倍数，也可以和主线圈的信号幅度相同。在本申请实施例中，多个副线圈在对应的线圈驱动器下产生的信号幅度是主线圈的倍数，即与主线圈的信号幅度不同。

本申请提供的电涡流微小距离测量装置，该电涡流微小距离测量装置可通过多个可编程相移器的相位，通过多个线圈驱动器调节多个副线圈中的电流的大小，通过副线圈中的电流与主线圈中的电流的相位差可精细调节涡流大小，利用多个副线圈产生的涡流增强或者抵消部分主线圈产生的涡流，可以抵消安装不平行对测量的不利影响，不需要通过人工校正的方式将主线圈与目标导体的表面调整的严格平行，并且，相比人工校正，通过自动化的方式可以提高电涡流微小距离的测量准确性。

进一步地，在上述图1所示的一种电涡流微小距离测量装置的基础上，本申请实施例还提供了另一种电涡流微小距离测量装置。可选地，图4为本申请实施例提供的另一种电涡流微小距离测量装置的结构示意图，如图4所示，电涡流微小距离测量装置还包括：多个开关。

多个线圈驱动器通过多个开关分别连接多个副线圈。示例地，本申请实施例中以四个开关为例进行解释说明，该四个开关可分别为第一开关710、第二开关720、第三开关730、第四开关740，其中，第一副线圈驱动器410通过第一开关710连接第一副线圈210，第二副线圈驱动器420通过第二开关720连接第二副线圈220，第三副线圈驱动器430通过第三开关730连接第三副线圈230，第四副线圈驱动器440通过第四开关740连接第四副线圈240。

在本申请实施例中，多个开关的参数相同。

可选地，多个开关可与控制器600连接，以通过控制器600控制多个开关的状态，如闭合、断开状态。

在本申请实施例中，第一可编程相移器310、第一副线圈驱动器410、第一开关710、第一副线圈210可构成第一个校准支路，第二可编程相移器320、第二副线圈驱动器420、第二开关720、第二副线圈220可构成第二个校准支路，第三可编程相移器330、第三副线圈驱动器430、第三开关730、第三副线圈230可构成第三个校准支路，第四可编程相移器340、第四副线圈驱动器440、第四开关740、第四副线圈240可构成第四个校准支路。通过该四个校准支路，可利用副线圈产生的涡流增强或者抵消部分主线圈产生的涡流，从而抵消安装不平行对测量带来的不利影响。

本申请实施例提供的一种电涡流微小距离测量装置，电涡流微小距离测量装置还包括：多个开关，多个线圈驱动器通过多个开关分别连接多个副线圈，以控制副线圈的状态，进而利用副线圈产生的涡流增强或者抵消部分主线圈产生的涡流，从而抵消安装不平行对测量带来的不利影响。

在上述图1～图4所述实施例的基础上，本申请实施例还提供了一种电涡流微小距离测量方法，图5为本申请实施例提供的一种电涡流微小距离测量方法的流程示意图，应用于上述图4所示的电涡流微小距离测量装置中的控制器，该控制器可以为具有计算处理功能的设备，如MCU(微控制单元，Microcontroller Unit)等。如图5所示，该方法包括：

S501，调整电涡流微小距离测量装置中至少一个可编程相移器的相位，对电涡流微小距离测量装置中的主线圈进行校准。

在本申请实施例中，在待测目标导体与电涡流微小距离测量装置安装后进行校准，其中，多个可编程相移器的初始相位相同，示例地，初始相位可为90°。

通过调节至少一个可编程相移器的相位，使得多个可编程相移器对应的多个校准支路，产生的等效主线圈电感相同，此时，对电涡流微小距离测量装置中的主线圈的校准完成。

其中，通过至少一个可编程相移器进行相位地调节，当主线圈和副线圈相邻位置处的电流同相，在下方目标导体中产生的电涡流最强，当主副线圈相邻位置处的电流反相，在下方目标导体中产生的电涡流最弱，调节至少一个可编程相移器的相位，可使得在目标导体上产生的叠加的电涡流可控制。

当相位为0°时，涡流达到最大，当相位为180°时，涡流达到最小，当相位为90°时，涡流位于中等值。

S502，在主线圈校准完成后，控制电涡流微小距离测量装置中的多个开关导通，并获取电涡流微小距离测量装置中振荡电路产生的测量频率信号。

主线圈校准完成后，得到校准后的多个可编程相移器的相位，将多个开关全部导通，即将第一开关、第二开关、第三开关、第四开关全部导通，控制器可对振荡器产生的测量频率信号的频率进行测量，得到电涡流微小距离测量装置中振荡电路产生的测量频率信号的测量频率。

S503，根据测量频率信号的测量频率，计算主线圈的测量电感。

根据测量频率信号的测量频率以及振荡电路中的谐振电容，通过计算可以获得主线圈的测量电感。其中，主线圈的测量电感可通过下述公式(1)计算得到。

L_x＝1/(4π²f_x ²C) 公式(1)

其中，f_x表示测量频率信号的测量频率，C表示谐振电容的电容值，L_x表示主线圈的测量电感。

S504，根据测量电感，确定待测目标导体与主线圈中预设位置之间的距离。

在本申请实施例中，预先标定了测量电感以及待测目标导体与主线圈中预设位置之间的距离的对应关系，该对应关系通过多次实验得到，其中，测量电感以及待测目标导体与主线圈中预设位置之间的距离的对应关系可为线性关系。

根据预先标定的测量电感以及待测目标导体与主线圈中预设位置之间的距离的对应关系，根据测量电感，可以获得待测目标导体与主线圈中预设位置之间的距离，实现了在主线圈与待测目标导体不平行的情况下，电涡流微小距离的测量。

本申请提供的一种电涡流微小距离测量方法，通过调整电涡流微小距离测量装置中至少一个可编程相移器的相位，对电涡流微小距离测量装置中的主线圈进行校准，校准完成后，控制电涡流微小距离测量装置中的多个开关导通，并获取电涡流微小距离测量装置中振荡电路产生的信号测量频率，根据信号测量频率，计算主线圈的测量电感，根据测量电感，确定待测目标导体与主线圈中预设位置之间的距离，通过调整后的至少一个可编程相移器的相位，使得副线圈产生的涡流增强或者抵消部分主线圈产生的涡流，抵消安装不平行对测量带来的不利影响，确定待测目标导体与主线圈中预设位置之间的距离。

进一步地，在上述图5所示的一种电涡流微小距离测量方法的基础上，本申请实施例还提供了另一种电涡流微小距离测量方法。可选地，图6为本申请实施例提供的另一种电涡流微小距离测量方法的流程示意图，如图6所示，上述方法S501，即调整电涡流微小距离测量装置中至少一个可编程相移器的相位，对电涡流微小距离测量装置中的主线圈进行校准，包括：

S601，控制可编程相移器与对应副线圈之间的开关导通，并控制其他可编程相移器与对应副线圈之间的开关断开。

调整电涡流微小距离测量装置中的一个可编程相移器的相位时，将该可编程相移器与对应副线圈之间的开关导通，并控制其他可编程相移器与对应副线圈之间的开关断开。

示例地，若该可编程相移器为第四可编程相移器，控制第四可编程相移器与第四副线圈之间的第四开关导通，将第三可编程相移器与第三副线圈之间的第三开关断开，将第二可编程相移器与第二副线圈之间的第二开关断开，将第一可编程相移器与第一副线圈之间的第一开关断开。

S602，获取在可编程相移器的作用下振荡电路产生的校准频率信号。

在控制可编程相移器与对应副线圈之间的开关导通之前，主线圈振荡可产生正弦信号，该正弦信号输入到该可编程相移器后，产生初始相位相移后的正弦信号。

控制可编程相移器与对应副线圈之间的开关导通，经过该可编程相移器对应的副线圈驱动器以及开关后，在副线圈产生电流，进而在主线圈中产生感应电动势，改变主线圈的电感，控制器可对振荡器产生的校准频率信号的频率进行测量，得到电涡流微小距离测量装置中振荡电路产生的校准频率信号的校准频率。

S603，根据校准频率信号的校准频率，计算可编程相移器的作用下主线圈的等效电感。

根据校准频率信号的校准频率，可计算得到可编程相移器的作用下主线圈的等效主线圈电感。其中，主线圈的等效主线圈电感可通过下述公式(2)计算得到。

L_x2＝1/(4π²f_x2 ²C) 公式(2)

其中，f_x2表示校准频率信号的校准频率，C表示谐振电容的电容值，L_x2表示主线圈的等效电感。

S604，根据等效电感以及预设的基准电感，调节可编程相移器的相位，使得在相位调节后可编程相移器的作用下计算得到的等效电感等于基准电感。

比较等效电感以及预设的基准电感的大小，根据比较的结果，调节可编程相移器的相位，其中，可编程相移器的相位越接近180°，在待测目标导体上产生抵消的电涡流越多，电涡流对主线圈的电感影响减小，等效电感减小，可编程相移器的相位越接近0°，在待测目标导体上产生增加的电涡流越多，电涡流对主线圈的电感影响增大，等效电感增加。

通过调节可编程相移器的相位，使得等效电感增加或者减小，直到在相位调节后可编程相移器的作用下计算得到的等效电感等于基准电感。

若等效电感大于基准电感，则增加可编程相移器的相位，使得在相位增加后可编程相移器的作用下计算得到的等效电感等于基准电感。

若等效电感小于基准电感，则减小可编程相移器的相位，使得在相位减小后可编程相移器的作用下计算得到的等效电感等于基准电感。

本申请实施例提供的一种电涡流微小距离测量方法，通过控制可编程相移器与对应副线圈之间的开关导通，并控制其他可编程相移器与对应副线圈之间的开关断开，获取在可编程相移器的作用下振荡电路产生的信号校准频率，根据信号校准频率，计算可编程相移器的作用下主线圈的等效电感，根据等效电感以及预设的基准电感，调节可编程相移器的相位，使得在相位调节后可编程相移器的作用下计算得到的等效电感等于基准电感，即完成可编程相移器对于主线圈的校准。

进一步地，在上述图6所示的一种电涡流微小距离测量方法的基础上，本申请实施例还提供了另一种电涡流微小距离测量方法。可选地，图7为本申请实施例提供的另一种电涡流微小距离测量方法的流程示意图，如图7所示，上述方法S604之前，即根据等效电感以及预设的基准电感，调节可编程相移器的相位之前，方法还包括：

S701，控制基准可编程相移器与对应副线圈之间的开关导通，并控制其他可编程相移器与对应副线圈之间的开关断开。

其中，基准可编程相移器为多个可编程相移器中预设基准可编程相移器。至少一个可编程相移器包括：多个可编程相移器中基准可编程相移器之外的所有其他可编程相移器。

示例地，若基准可编程相移器为第一可编程相移器，则至少一个可编程相移器包括第二可编程相移器、第三可编程相移器、第四可编程相移器。控制第一可编程相移器与对应的第一副线圈之间的第一开关导通，控制第二可编程相移器与对应的第二副线圈之间的第二开关断开，控制第三可编程相移器与对应的第三副线圈之间的第三开关断开，控制第四可编程相移器与对应的第四副线圈之间的第四开关断开。

S702，获取在基准可编程相移器的作用下振荡电路产生的校准频率信号。

在控制基准可编程相移器与对应副线圈之间的开关导通之前，主线圈振荡可产生正弦信号，该正弦信号输入到该基准可编程相移器后，产生初始相位相移后的正弦信号。

控制基准可编程相移器与对应副线圈之间的开关导通，经过该基准可编程相移器对应的副线圈驱动器以及开关后，在副线圈产生电流，进而在主线圈中产生感应电动势，改变主线圈的电感，控制器可测量得到振荡器产生的校准后的校准频率信号的校准频率。

S703，根据校准频率信号的校准频率，计算基准可编程相移器的作用下主线圈的等效电感作为基准电感。

根据校准频率信号的校准频率，可通过上述公式(2)计算得到基准可编程相移器的作用下主线圈的等效主线圈电感。

本申请实施例提供的一种电涡流微小距离测量方法，通过控制基准可编程相移器与对应副线圈之间的开关导通，并控制其他可编程相移器与对应副线圈之间的开关断开，获取在基准可编程相移器的作用下振荡电路产生的信号校准频率，根据信号校准频率，计算基准可编程相移器的作用下主线圈的等效电感作为基准电感，进而可根据基准电感校准至少一个可编程相移器的相位，使得在相位调节后可编程相移器的作用下计算得到的等效电感等于基准电感。

在上述本申请实施例中图5、图6及图7提供的电涡流微小距离测量方法的基础上，如下结合附图通过一个完整的实施例对电涡流微小距离测量方法进行具体解释说明。示例地，预设基准可编程相移器以第一可编程相移器为例进行具体解释说明，至少一个可编程相移器以第二可编程相移器、第三可编程相移器、第四可编程相移器为例进行具体解释说明，可以理解的是，预设基准可编程相移器还可以为其它可编程相移器，至少一个可编程相移器还可以为其它的可编程相移器，在本申请实施例中不作具体限制。图8为本申请实施例提供的另一种电涡流微小距离测量方法的流程示意图。如图8所示，该方法包括：

S801，控制第一开关导通，控制其他开关断开，获取在第一可编程相移器的作用下振荡电路产生的校准频率信号，计算得到基准电感。

该S801的具体实现以及效果描述，参见上述图7中的S701、S702、S703，在此不再赘述。

S802，控制第二开关导通，控制其他开关断开，获取在第二可编程相移器的作用下振荡电路产生的校准频率信号，计算得到第一可编程相移器对应的等效电感。

该S802的具体实现以及效果描述，参见上述图6中的S601、S602、S603，在此不再赘述。

S803，根据第一可编程相移器对应的等效电感以及预设的基准电感，调节第二可编程相移器的相位，使得在相位调节后第二可编程相移器的作用下计算得到的等效电感等于基准电感。

该S803的具体实现以及效果描述，参见上述图6中的S604，在此不再赘述。

S804，控制第三开关导通，控制其他开关断开，获取在第三可编程相移器的作用下振荡电路产生的校准频率信号，计算得到第三可编程相移器对应的等效电感。

该S804的具体实现以及效果描述，参见上述图6中的S601、S602、S603，在此不再赘述。

S805，根据第三可编程相移器对应的等效电感以及预设的基准电感，调节第三可编程相移器的相位，使得在相位调节后第三可编程相移器的作用下计算得到的等效电感等于基准电感。

该S805的具体实现以及效果描述，参见上述图6中的S604，在此不再赘述。

可选地，还可根据第三可编程相移器对应的等效电感以及第二可编程相移器对应的等效电感，调节第三可编程相移器的相位，使得在相位调节后第三可编程相移器的作用下计算得到的等效电感等于第二可编程相移器对应的等效电感。

S806，控制第四开关导通，控制其他开关断开，获取在第四可编程相移器的作用下振荡电路产生的校准频率信号，计算得到第四可编程相移器对应的等效电感。

该S806的具体实现以及效果描述，参见上述图6中的S601、S602、S603，在此不再赘述。

S807，根据第四可编程相移器对应的等效电感以及预设的基准电感，调节第四可编程相移器的相位，使得在相位调节后第四可编程相移器的作用下计算得到的等效电感等于基准电感。

该S807的具体实现以及效果描述，参见上述图6中的S604，在此不再赘述。

可选地，还可根据第四可编程相移器对应的等效电感以及第三或第二可编程相移器对应的等效电感，调节第四可编程相移器的相位，使得在相位调节后第四可编程相移器的作用下计算得到的等效电感等于第三或第二可编程相移器对应的等效电感。

可选地，调节第二可编程相移器的相位、调节第三可编程相移器的相位以及调节第四可编程相移器的相位的顺序可以进行调整，还可以先调节第三可编程相移器的相位，再调节第二可编程相移器的相位，最后调节第四可编程相移器的相位，调节的顺序在本申请实施例中不作具体限制。

S808，在主线圈校准完成后，控制电涡流微小距离测量装置中的所有开关导通，并获取电涡流微小距离测量装置中振荡电路产生的测量频率信号，根据测量频率信号的测量频率，计算主线圈的测量电感，根据测量电感，确定待测目标导体与主线圈中预设位置之间的距离。

该S808的具体实现以及效果描述，参见上述图5中的S502、S503、S504，在此不再赘述。

可选地，图2所示为电涡流线圈与待测目标导体表面平行的情况，其中，四个相移器的初始相位均设置均为90°，图9为本申请实施例提供的一种主线圈与多个副线圈的波形图，如图9所示，由于四个副线圈与待测目标导体的距离相同，且相对于主线圈具有旋转对称性，四个副线圈对应的可编程相移器校准后的相位均为90°。

可选地，图3所示为电涡流线圈向右倾斜，此时，第二副线圈距离待测目标导体平面最近，相邻主线圈位置在待测目标导体中产生的涡流最强，第四副线圈距离待测目标导体平面最远，相邻主线圈位置在待测目标导体中产生的涡流最弱，第一副线圈距离待测目标导体平面居中，相邻主线圈位置在待测目标导体中产生的涡流强度居中，第三副线圈距离待测目标导体平面居中，相邻主线圈位置在待测目标导体中产生的涡流强度居中，但要略高于第一副线圈。

图10为本申请实施例提供的另一种主线圈与多个副线圈的波形图，如图10所示，经过校准后，第一副线圈的相位为90°，第二副线圈产生的涡流要抵消相当一部分主线圈产生的涡流，因而第二副线圈的相位大于90°，第三副线圈产生的涡流要抵消部分主线圈产生的涡流，因而第三副线圈的相位略大于90°，第四副线圈产生的涡流要增强部分主线圈产生的涡流，因而第四副线圈的相位小于90°。

本申请提供的一种电涡流微小距离测量方法，采用主线圈与多个副线圈协同工作方式，利用副线圈产生的涡流增强或者抵消部分主线圈产生的涡流，从而抵消安装不平行对测量的不利影响。

下述对用以执行的本申请所提供的一种应用于控制器的电涡流微小距离测量装置、控制器以及存储介质进行说明，其具体的实现过程以及技术效果参见上述，下述不再赘述。

图11为本申请实施例提供的一种应用于控制器的电涡流微小距离测量装置的示意图，如图11所示，该装置包括：

校准模块1101，用于调整电涡流微小距离测量装置中至少一个可编程相移器的相位，对电涡流微小距离测量装置中的主线圈进行校准。

控制模块1102，用于在主线圈校准完成后，控制电涡流微小距离测量装置中的多个开关导通，并获取电涡流微小距离测量装置中振荡电路产生的测量频率信号。

计算模块1103，用于根据测量频率信号的测量频率，计算主线圈的测量电感。

确定模块1104，用于根据测量电感，确定待测目标导体与主线圈中预设位置之间的距离。

可选地，校准模块1101，具体用于控制可编程相移器与对应副线圈之间的开关导通，并控制其他可编程相移器与对应副线圈之间的开关断开，获取在可编程相移器的作用下振荡电路产生的校准频率信号，根据校准频率信号的校准频率，计算可编程相移器的作用下主线圈的等效电感，根据等效电感以及预设的基准电感，调节可编程相移器的相位，使得在相位调节后可编程相移器的作用下计算得到的等效电感等于基准电感。

可选地，校准模块1101，还用于控制基准可编程相移器与对应副线圈之间的开关导通，并控制其他可编程相移器与对应副线圈之间的开关断开，其中，基准可编程相移器为多个可编程相移器中预设基准可编程相移器，至少一个可编程相移器包括：多个可编程相移器中基准可编程相移器之外的所有其他可编程相移器，获取在基准可编程相移器的作用下振荡电路产生的校准频率信号，根据校准频率信号的校准频率，计算基准可编程相移器的作用下主线圈的等效电感作为基准电感。

可选地，校准模块1101，具体用于若等效电感大于基准电感，则增加可编程相移器的相位，使得在相位增加后可编程相移器的作用下计算得到的等效电感等于基准电感。

可选地，校准模块1101，具体用于若等效电感小于基准电感，则减小可编程相移器的相位，使得在相位减小后可编程相移器的作用下计算得到的等效电感等于基准电感。

以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)，或，一个或多个微处理器(digital singnal processor，简称DSP)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)等。再如，当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器(CentralProcessing Unit，简称CPU)或其它可以调用程序代码的处理器。再如，这些模块可以集成在一起，以片上系统(system-on-a-chip，简称SOC)的形式实现。

图12为本申请实施例提供的一种控制器的示意图，该控制器可以是具备计算处理功能的设备。

该控制器包括：处理器1201、存储介质1202、总线1203。处理器1201和存储介质1202通过总线1203连接。

存储介质1202用于存储程序，处理器1201调用存储介质1202存储的程序，以执行上述方法实施例。具体实现方式和技术效果类似，这里不再赘述。

可选地，本发明还提供一种程序产品，例如计算机可读存储介质，包括程序，该程序在被处理器执行时用于执行上述方法实施例。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(英文：processor)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(英文：Read-Only Memory，简称：ROM)、随机存取存储器(英文：Random Access Memory，简称：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

上仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种电涡流微小距离测量装置，其特征在于，所述电涡流微小距离测量装置包括：主线圈、多个副线圈、多个可编程相移器、多个线圈驱动器、振荡电路以及控制器；

所述多个副线圈和所述主线圈布局在同一平面上，且所述多个副线圈布局在所述主线圈的周围，所述主线圈和所述振荡电路连接，所述振荡电路还连接所述多个可编程相移器，所述多个可编程相移器通过所述多个线圈驱动器分别连接所述多个副线圈；所述振荡电路和所述多个可编程相移器均连接所述控制器。

2.根据权利要求1所述的电涡流微小距离测量装置，其特征在于，所述电涡流微小距离测量装置还包括：多个开关，所述多个线圈驱动器通过所述多个开关分别连接所述多个副线圈。

3.根据权利要求1所述的电涡流微小距离测量装置，其特征在于，每个可编程相移器为基于三阶锁相环的相移器。

4.根据权利要求1-3中任一所述的电涡流微小距离测量装置，其特征在于，所述多个副线圈的线圈参数均相同。

5.根据权利要求1-3中任一所述的电涡流微小距离测量装置，其特征在于，所述多个线圈驱动器的电路参数均相同。

6.一种电涡流微小距离测量方法，其特征在于，应用于与上述权利要求2所述的电涡流微小距离测量装置中的控制器，所述方法包括：

调整所述电涡流微小距离测量装置中至少一个可编程相移器的相位，对所述电涡流微小距离测量装置中的主线圈进行校准；

在所述主线圈校准完成后，控制所述电涡流微小距离测量装置中的多个开关导通，并获取所述电涡流微小距离测量装置中振荡电路产生的测量频率信号；

根据所述测量频率信号的测量频率，计算所述主线圈的测量电感；

根据所述测量电感，确定待测目标导体与所述主线圈中预设位置之间的距离。

7.根据权利要求6所述的电涡流微小距离测量方法，其特征在于，所述调整所述电涡流微小距离测量装置中至少一个可编程相移器的相位，对所述电涡流微小距离测量装置中的主线圈进行校准，包括：

控制所述可编程相移器与对应副线圈之间的开关导通，并控制其他可编程相移器与对应副线圈之间的开关断开；

获取在所述可编程相移器的作用下所述振荡电路产生的校准频率信号；

根据所述校准频率信号的校准频率，计算所述可编程相移器的作用下所述主线圈的等效电感；

根据所述等效电感以及预设的基准电感，调节所述可编程相移器的相位，使得在相位调节后所述可编程相移器的作用下计算得到的等效电感等于所述基准电感。

8.根据权利要求7所述的电涡流微小距离测量方法，其特征在于，所述根据所述等效电感以及预设的基准电感，调节所述可编程相移器的相位之前，所述方法还包括：

控制基准可编程相移器与对应副线圈之间的开关导通，并控制其他可编程相移器与对应副线圈之间的开关断开，其中，所述基准可编程相移器为所述多个可编程相移器中预设基准可编程相移器，至少一个所述可编程相移器包括：所述多个可编程相移器中所述基准可编程相移器之外的所有其他可编程相移器；

获取在所述基准可编程相移器的作用下所述振荡电路产生的校准频率信号；

根据所述校准频率信号的校准频率，计算所述基准可编程相移器的作用下所述主线圈的等效电感作为所述基准电感。

9.根据权利要求7所述的电涡流微小距离测量方法，其特征在于，所述根据所述等效电感以及预设的基准电感，调节所述可编程相移器的相位，使得在相位调节后所述可编程相移器的作用下计算得到的等效电感等于所述基准电感，包括：

若所述等效电感大于所述基准电感，则增加所述可编程相移器的相位，使得在相位增加后所述可编程相移器的作用下计算得到的等效电感等于所述基准电感。

10.根据权利要求7所述的电涡流微小距离测量方法，其特征在于，所述根据所述等效电感以及预设的基准电感，调节所述可编程相移器的相位，使得在相位调节后所述可编程相移器的作用下计算得到的等效电感等于所述基准电感，包括：

若所述等效电感小于所述基准电感，则减小所述可编程相移器的相位，使得在相位减小后所述可编程相移器的作用下计算得到的等效电感等于所述基准电感。

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