CN201229197Y - 涡流传感器检测系统的滤波装置 - Google Patents

Abstract

一种涡流传感器检测系统的滤波装置，为了解决过渡带宽过宽的问题，本实用新型提出一种窄带滤波装置，该滤波装置是串联于传统的涡流传感器检测系统的前置放大器的传感器信号输出端与中央计算单元的传感器信号输入端之间，包括：传感器信号输入单元；基准频率输入单元；频率调整及滤波单元；输出单元；控制单元。本实用新型的滤波装置可以对涡流传感器的干扰信号进行非常窄带地滤波，从而将其它传统滤波器不能消除掉的干扰信号过滤掉，同时保证有用信号的各种特性不变。本实用新型的滤波装置工作稳定性高，适用于冶金行业的连铸现场以及其他需要非常窄带滤波的场合，包括通信、测量、控制领域等。

Description

涡流传感器检测系统的滤波装置

技术领域

本实用新型涉及一种自动化仪表，尤其是指一种涡流传感器中使用的抗干扰移频窄带滤波装置。

背景技术

涡流传感器是五大常规无损检测方法(涡流、超声、磁粉、射线、渗透)中对应涡流无损检测方法所使用的装置，也是冶金行业中应用广泛的一种检测装置，主要用于钢铁生产线中的位置测量、缺陷测量等。

涡流传感器在检测使用中，具有反应速度快、测量精度高、并能在高温状态下正常检测，使用时无需特殊安全防护、安装维护方便等优点，被广泛地使用在钢铁业的各个生产线中，但由于涡流传感器是与其它大功率电子设备同时使用的，因此易被干扰，从而影响其检测精度。例如，在连铸高温浇铸生产中，使用涡流传感器测量钢水液位，结晶器钢水液位的精确测量检测是钢铁连铸生产过程中实现钢水液位自动控制的关键，也是影响成品铸坯质量的一个关键因素，而在浇铸时，为了同时满足大生产需要，在结晶器周围有各种各样用途的大功率电子设备在同时使用，如大功率钢水等离子电加热设备、电动设备等，造成涡流电子传感器的工作被干扰，从而影响其检测钢水液位的精度，导致整个浇铸过程的控制、工艺与产品质量受影响。例，有时为了生产需要，在使用涡流传感器的同时使用了中间包加热的等离子设备，其电子设备功率高达2MW，与涡流传感器在空间上距离又较近，只要启动该等离子设备，就会严重干扰涡流传感器的液面测量，造成液面速度快、波幅大的干扰动荡，钢水液位自动控制失效，严重影响了此状态下的正常浇铸生产。

图1所示的是一种目前冶金行业用来检测钢水液位所采用的捷克VUHZ公司生产的涡流传感器的检测系统的电原理框图，它包括涡流传感器(传感器探头)1、前置放大器2和中央计算单元3。涡流传感器1和前置放大器2安装在现场，中央计算单元3安装在控制室。首先中央计算单元3给出一个813Hz/10Vrms的交流信号，经过前置放大单元2，带动涡流传感器的驱动线圈，涡流传感器1的检测线圈检测到钢水位置的变化，产生一个很小的813Hz电压信号，由前置放大器2转换成电流信号进行远距离传输，送中央计算单元3。中央计算单元3根据信号的幅值和相位进行计算，得到液位信号，通过4-20mA信号送DCS控制系统，进行液位回路自动精确控制。中央计算单元3的输出信号送入生产现场的DCS控制系统4。

如果在检测液位的同时使用等离子装置进行中间包钢水加热，等离子的电弧会向空中与钢水中发散电磁辐射、通过中间包的交变电流会使周围的导体上产生感应电压、泄漏进钢水的电流也会对周围的涡流传感器产生电磁感应。最后在涡流液位传感器上会产生比较大的干扰。经过测试，等离子干扰信号经过变换传输后在计算单元的入口处的幅值大约最大为1Vpp，频率从50Hz到2.5KHz。干扰的频率覆盖了工作信号的频率。又经过测试，上述VUHZ涡流传感器的信号敏感范围从795Hz到835Hz，该频带以外的干扰对结果没有影响，频带内的信号有影响，特别是对813Hz工作频率附件的干扰影响最大。

对于这种情况，通常消除干扰的方法是对信号进行强化滤波，将工作频率以外的干扰信号过滤掉。由于系统控制过程的实时性要求较高，必须有适当的响应速度，响应时间大约等于带宽的倒数，也就是信号通过带宽要适当。为此希望滤波器带宽限定在工作频率的大致±1Hz范围内，将在该范围外将干扰信号衰减掉。

一个典型的传统带通滤波器的频率特性如图2所示(以衰减40dB为例)，包括：低频截止带(0～250Hz)，低频过渡带(250Hz～1KHz)，低频截止频率(1KHz)，通带(1KHz～5KHz)，高频截止频率(5KHz)，高频过渡带(5KHz～18KHz)，高频截止带(18KHz以上)。为了达到比较好的效果，过渡带宽要尽可能窄。对于传统的滤波器，无论有源还是无源，均为线性滤波器，其过渡频带的带宽宽度与截止频率的比值为是一个常数，该参数与滤波器的结构、滤波器的阶数有关，一般而言，低阶滤波器的过渡频带的带宽(以下简称过渡带宽)比较宽，高阶滤波器的过渡带宽比较窄，但是高阶受工艺约束，不是无限高阶的，因此传统滤波器的过渡带宽是比较宽的。按照-40dB带宽的要求，低通时，典型的滤波器的带宽大约为截止频率的2倍～10倍，高通时，典型的滤波器的带宽大约为截止频率的0.75～0.3倍。对于抗干扰滤波器而言，中心频率为813Hz，过渡带宽大约为250Hz～1.6KHz，这样已经大于液面计信号的敏感范围(795Hz～835Hz)，实在太宽，无法完成滤波功能。

为了解决过渡带宽过宽的问题，目前业内也有众多公开的技术方案：

1.＂频率变换装置及窄带滤波器的设计方法″(中国专利：CN95195662.0)，提供了一种使用依赖频率的L-C元件的超窄带滤波器。使用一个对作为频率函数的电感数值具有正斜率K的频率依从L-C电路。该方法利用谐振方法获得滤波器的窄带特性，通过元件选择使带宽变窄，本质上依然是线性滤波，过渡带宽依然有一定宽度。

2.“折叠形微带线谐振器及其滤波器”(中国专利：CN02156888.X)，涉及折叠形微带线谐振器及其滤波器，该谐振器由依次平行排列的公共带、内带和外带三根微带线构成，它的过渡带宽依然比较宽。

3.“采用频率变换电感器和π电容器的窄带滤波器”(中国专利：CN95195662.0)，是一种包括多个相同结构的带状线谐振器组成谐振器阵电路，不涉及移频，其过渡带宽依然比较宽。

上述公开的技术方案中，由于各有其缺陷，不能真正解决上述涡流传感器测量钢水液位时所存在的干扰问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决上述现有技术中用涡流传感器测量钢水液位时所存在的干扰问题，提供一种能够大幅度地抑制了干扰，工作稳定的涡流传感器检测系统的滤波装置。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种涡流传感器检测系统的滤波装置，所述的涡流传感器检测系统由涡流传感器的信号输出端与前置放大器的传感器信号输入端串联以及中央计算单元的驱动信号输出端与前置放大器的驱动信号输入、出端与涡流传感器的驱动信号输入端串联组成，

此外，

还包括一滤波装置，滤波装置串联于所述前置放大器的传感器信号输出端与中央计算单元的传感器信号输入端之间。

所述的滤波装置还进一步包括以下单元：

传感器信号输入单元，其输入端与上述前置放大器的传感器信号输出端连接；

基准频率输入单元，其输入端与所述中央计算单元的驱动信号输出端(32)连接；

频率调整及滤波单元，其输入端分别与所述传感器信号输入单元、与所述基准频率输入单元的输出端连接；

输出单元，其输入端与所述频率调整及滤波单元的输出端连接，其输出端连接到中央计算单元的传感器信号输入端；

控制单元，其输入端接收用户的指令，输出端连接到频率调整及滤波单元。

所述传感器信号输入单元进一步包括依如下顺序连接的电路：

将前置放大器的传感器信号从电流信号转换成电压信号的输入匹配电路；

对信号中的大幅值低频信号和高频冲击信号进行滤波，并使信号幅值处在工作范围内的输入预滤波电路；

对信号进行放大，提高信号在处理过程中的信噪比的放大调整电路；以及

修正信号在处理过程中的相位变化的相位0～180°调整电路。

所述基准频率输入单元还包括依如下顺序连接的电路：

对来自中央计算单元的驱动信号进行预滤波，消除干扰的输入滤波电路；以及

对输入滤波电路的输出信号进行90°相位调整，构成所述两路互相垂直的基准频率F0、F1的相位90°调整电路。

5、如权利要求2所述的涡流传感器检测系统的滤波装置，其特征在于，

所述频率调整及滤波单元还包括：

由A相下变频电路、低通滤波A电路、A相上变频电路串接以及B相下变频电路、低通滤波B电路、B相上变频电路串接，并该两个串接的电路的输出端均连接到恢复有用信号相位的加权均衡器。

所述输出单元由以下电路串联组成：

输出滤波电路，将所述频率调整及滤波单元输出的电压信号进行滤波，消除工作信号中的直流分量；以及

输出驱动电路，将电压信号变化成为电流信号输出。

所述控制单元还包括单片机控制器和存储器，单片机控制器与存储器双向连接，单片机控制器输入端接收用户设定，输出端接到频率调整及滤波单元的低通滤波器B、低通滤波器A。

本实用新型的有益效果：

本实用新型的滤波装置是一种抗干扰移频窄带滤波装置，可以对涡流传感器的干扰信号进行非常窄带地滤波，从而将其它传统滤波器不能消除掉的干扰信号过滤掉，同时保证有用信号的各种特性不变。从冶金行业的连铸现场的实际运行情况和实验数据分析，在涡流传感器中利用本实用新型所提供的滤波装置，可以在等离子大功率加热的情况下，大幅度地抑制了干扰，可以将涡流传感器的原先15mm比较大幅度的干扰降低到5mm的水平，达到能够正常使用的水平。

本实用新型的移频窄带滤波装置不仅可以用于涡流传感器，也可以用于其他需要非常窄带滤波的场合，包括通信、测量、控制等。它具有工作稳定性高的特点，能够满足工业测量的严格要求。

为进一步说明本实用新型的上述目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本实用新型进行详细说明。

附图说明

图1为传统的涡流传感器检测系统的电原理框图；

图2为传统带通滤波器的频率特性图；

图3为直流附近低通滤波器的频率特性图；

图4为本实用新型的涡流传感器检测系统的电原理框图之一；

图5为本实用新型的涡流传感器检测系统的电原理框图之二

图6A、6B、6C、6D为本实用新型的涡流传感器检测系统的滤波装置的电子线路实施例图，其中：

图6A是传感器信号输入单元与频率调整及滤波单元的电路原理图；

图6B是基准频率输入单元的电路原理图；

图6C是控制单元的电路原理图；

图6D是输出单元的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的涡流传感器检测系统的滤波装置的具体实施方式进行详细说明。

为了解决过渡带宽过宽的问题，本实用新型提出一种窄带滤波装置，用移频技术，将传感器信号的工作频率转移到直流，以直流作为中间频率，利用带宽与截止频率的比值相对固定的特性，在直流处进行低通滤波，实现最窄的过渡带宽特性，在设定截止频率为1Hz处，过渡带只有约1～2Hz宽。在这个中间频率处，可以实现对干扰信号进行最大限度地滤波，然后将中间频率信号恢复到工作频率处。

为了保证涡流传感器的正常工作，必须保证整个处理过程的频率、幅值、相位的足够稳定。本实用新型利用现有的涡流传感器的驱动频率作为基准频率，进行频率转换，保证传感器信号的频率不会变化。在信号的处理过程中采用线性电路，以及增益校准电路，保证传感器信号的幅值不变。将传感器信号分成互相垂直的2路，保留了相位信息，复原时再进行均衡调整，保证信号的相位不变。这样就可以在过滤掉干扰信号的同时保证传感器正常信号的信息没有任何畸变。

本实用新型的滤波装置，放置在涡流传感器(含前置放大器)与中央计算单元(二次仪表)之间，依靠本身非常窄的过渡带特性，将通过传感器进入系统的干扰信号尽可能地过滤掉一些，同时保持有用信号的幅值和相位信息不变。

本实用新型采用模拟电路技术，没有数字技术的量化噪声，通过将有用信号的频率移动到直流，在滤波装置过渡特性最窄的状态下进行滤波处理，实现最佳的滤波特性，完成滤波后将有用信号恢复到工作频率，实现有用信号的复原。

为清楚说明本实用新型的技术方案，先说明信号变换的原理。

如前所述，传统的滤波器在工作频率比较高时，如图2所示其过渡频带比较宽，如果在低频或者直流处，如图3所示，图3为直流附近低通滤波器的频率特性图，滤波器的过渡频带就会比较窄，所以将信号的频率转移到直流，并且进行低通滤波，再转移到原始工作频率就会获得最佳的滤波特性。基本原理如下：

1.由于任何一个周期信号S均满足如下条件：

S＝∑a_n*sin(nwt)+∑b_n*cos(nwt)　　　　　　　　　(1)

其中：　　　　　　 a_n              正弦频率分量系数

                   b_n              余弦频率分量系数

对于固定频率的信号，只要2个相位正交的同频基准频率加权叠加就可以进行复原。

2.对任何有用的一个分量信号S＝asin(ωt)，根据三角函数公式，它同基准频率S₁＝sin(ωt)相乘，有如下特性：

S*S₁＝1/2(a*cos(O)-a*cos(2ωt))          (2)

高频分量被过滤掉，只有低频分量，即：

S*S₁＝1/2a                 (3)

该信号如果同另外一个正交的基准频率S₂＝cos(ωt)相乘，那么有：

$S*S_2=\frac{1}{2}(a*\sin \left(0\right)+a*\sin \left(2\mathrm{\ωt}\right))---\left(4\right)$

高频分量被过滤掉，只有低频分量，即：

S*S₁＝0                (5)

也就是工作信号经过乘法器的下变频处理，分量信息被同相位的正交的基准频率通道所保留，对另外一个分量没有影响，两个通道之间没有耦合。

3.对任何一个干扰信号S_n＝sin(ω1t)，根据三角函数公式，它同基准频率S₁＝sin(ωt)相乘，有如下特性：

$S_n*S_1=\frac{1}{2}(\cos \left(({\mathrm{\ω}}_1-\mathrm{\ω})t\right)-\cos \left(({\mathrm{\ω}}_1+\mathrm{\ω})t\right))---\left(6\right)$

滤除高频信号后有

$S_n*S_1=\frac{1}{2}\cos \left(({\mathrm{\ω}}_1-\mathrm{\ω})t\right)---\left(7\right)$

也就是信号的频率下移了同样的频率数。

4.在直流附近进行滤波，获得非常窄的过渡特性；

5.在恢复原始信号的过程中，只要按照公式(2)，将每个通道的分量a和b同2个相位正交的基准频率相乘，然后再简单相加即可。

本实用新型是在图1所示的现有的涡流传感器检测系统中将涡流传感器(含前置放大器)的传感器信号输出端与中央计算单元(二次仪表)的传感器信号输入端之间的电缆断开后，在之间以串接方式增加本实用新型的抗干扰移频窄带滤波装置，如图4和图6A、6B、6C、6D所示，图4为本实用新型的涡流传感器检测系统的电原理框图之一；图5为本实用新型的涡流传感器检测系统的电原理框图之二；图6A、6B、6C、6D为本实用新型的涡流传感器检测系统的滤波装置的电线路实施例图。

本实用新型的滤波装置是采用模拟电路对干扰信号进行滤波，同时保证有用的传感器信号不变。

本实用新型中的涡流传感器检测系统由涡流传感器1(以下简称“传感器1”)的信号输出端11与前置放大器2的传感器信号输入端21串联以及中央计算单元3的驱动信号输出端31与前置放大器2的驱动信号输入、出端24、22与传感器1的驱动信号输入端12串联组成。

本实用新型中的滤波装置100是串联于上述前置放大器2的传感器信号输出端与中央计算单元3的传感器信号输入端31之间。

上述滤波装置100按功能分为传感器信号输入单元5、基准频率输入单元6、频率调整及滤波单元7、输出单元8和控制单元9共五个单元。下面对该五个单元的结构及其功能进行详细说明。

传感器信号输入单元5：

传感器信号输入单元5的输入端与上述前置放大器2的传感器信号输出端23连接，接收经前置放大器2放大的传感器1的信号并进行调整(将前置放大器2的传感器信号从电流信号转换成电压信号以及对该电压信号进行滤波、放大、修正相位)。传感器信号输入单元5由输入匹配电路51、输入预滤波电路52、放大调整电路53以及相位0～180°调整电路54串联组成。输入匹配电路51将来自前置放大器2的传感器信号(电流信号)转换成电压信号耦合到装置内部，由输入预滤波电路52对信号中的大幅值低频信号进行滤波，使信号幅值处在工作范围内，放大调整电路53对信号进行放大，改善处理过程的信噪比，相位0～180°调整电路54用于修正信号在处理过程中的相位变化。

参见图6A的传感器信号输入单元5的实施例：

上述输入匹配电路51由匹配电阻R29和接插件J2组成，由接插件J2传送来的前置放大器2的电流信号(传感器信号)通过电阻R29转变成为电压信号；

上述输入预滤波电路52采用电阻R27、R28、R26和电容C14、C15、C16、C17组成，该电路对来自输入匹配电路51的信号进行预滤波，将离工作频率比较远的干扰信号预先过滤掉，特别是将幅值比较大的低频信号和高频冲击信号过滤掉；

上述放大调整电路53由仪表放大器U9、电阻R34和电位器P2组成，它可以将来自输入预滤波电路52的弱信号放大到接近10V，从而在进行后续处理时保证良好的信噪比；

上述相位0～180°调整电路54由电位器P5、电阻R9、R10、R24，电容C12，运算放大器U2A组成，其中R9、R10和U2A对来自放大调整电路53的信号进行反相，电容C12和电位器P5进行相位选择，为了提高效果，该相位0～180°调整电路54还设置一个反相放大电路R7、R8和放大器U2B。

基准频率输入单元6：

基准频率输入单元6的输入端与所述中央计算单元3的驱动信号输出端32连接，将上述驱动传感器的驱动信号作为本涡流传感器检测系统的基准频率输入到本装置中。基准频率是工作信号进行频率移动的标尺，传感器频率的变化以它为基准。基准频率输入单元6由输入滤波电路61与相位90°调整电路62串联组成。首先，由输入滤波电路61对来自中央计算单元3的驱动信号(基准频率)进行预滤波，消除干扰；然后由相位90°调整电路62对输入滤波电路61的输出信号进行90°相位调整，构成两路互相垂直的基准频率F0、F1输出，互相垂直的基准频率F0、F1可以描述相位信息。

参见图6B的基准频率输入单元6的实施例：

上述输入滤波电路61由电阻R15、R32、R33、R35、R36，电容C13、C22、C23、C24、C25和运算放大器U13B、U13C组成，其中电阻R36接收由接插件J2输入的来自中央计算单元3的驱动信号(基准频率)。U13B和R32、R33、C22、C23组成高通滤波器，U13C和R15、R35、R36、C24、C25、C13组成低通滤波器。该输入滤波电路61完成了基准频率的滤波功能。

上述相位90°调整电路62由电位器P7、电阻R13、R14、R31，电容C21，运算放大器U13D组成。R13、R14和U13D对输入滤波电路61的输出信号进行反相，电容C21和电位器P7进行相位选择。该相位90°调整电路62把一个基准频率MainFreq0(以下简称“F0”)移相，成为一对正交的A相和B相基准频率MainFreq0(F0)和MainFreq1(以下简称“F1”)，其中设F0为A相，设F1为B相。

频率调整及滤波单元7：

频率调整及滤波单元7的输入端分别与所述传感器信号输入单元5与所述基准频率输入单元6的输出端连接，实现使传感器信号输入单元(5)输出的工作信号移频滤波的功能。频率调整及滤波单元7如图4所示，由低通滤波电路72/75、下变频电路71/74、上变频电路73/76串接组成，由于基准频率输入单元6的输出端输出一对正交的A相和B相基准频率，因此如图5所示，本实用新型的频率调整及滤波单元7又如图5所示，由A相下变频电路71、低通滤波A电路72、A相上变频电路73串接以及B相下变频电路74、低通滤波B电路75、B相上变频电路76串接，并该两个串接的电路的输出端连接到加权均衡器77的电路组成。首先，分别由A相、B相下变频电路71、74将工作信号频率降低到直流，该A相、B相下变频电路71、74由乘法器组成，基准频率分别来自传感器的驱动信号F0、F1，所以与传感器1的检测信号频率相同，该A相、B相下变频电路71、74输出为直流，原信号的相位和幅值关系体现在直流信号中；然后分别由低通滤波A、B电路72、75对信号进行滤波，该低通滤波A、B电路72、75为可编程滤波器，其工作频率由控制单元8设定；A相、B相上变频电路73、76分别将低通滤波A、B电路72、75滤波后的有用信号恢复到原始频率，它也是由乘法器构成。加权均衡器77恢复了有用信号的相位。

参见图6A频率调整及滤波单元7的实施例：

上述A相下变频电路71由乘法器U6、调零电位器P3和滤波电容C9组成；B相下变频电路74由乘法器U5、调零电位器P6和滤波电容C11组成。其中P3和P6进行零点调整，乘法器U6和U5分别将传感器信号输入单元5的输出信号(工作信号)与A相基准频率F0(MainFreq0)、B相基准频率F1(MainFreq1)相乘，实现下变频。

上述低通滤波A电路72由5阶可编程滤波器芯片U7、电阻R19、R23，电容C5、C7组成；低通滤波B电路75由5阶可编程滤波器芯片U8、电阻R21、R22，电容C6、C8组成。来自控制单元8的控制信号FilterClocki(以下简称“FC”)分别输出到低通滤波A、B电路72、75中，对该两电路的截止频率进行设定。另外，电阻R25、R12和电容C10进行驱动频率的隔直，满足芯片U8的输入要求。

上述A相上变频电路73由乘法器U4组成；B相上变频电路76由乘法器U3组成。乘法器U4和U3分别将将低通滤波A电路72、低通滤波B电路75的输出信号(工作信号)与A相基准频率F0(MainFreq0)、B相基准频率F1(MainFreq1)相乘，实现上变频。

上述加权均衡器77由电阻R17、R18和电位器P1组成。经过A相、B相上变频电路73、76复原后的2路正交的频率分量信号，经过该加权均衡器77复原成1路工作信号，该工作信号与传感器输入信号的相位相同。

输出单元8：

输出单元8的输入端与所述频率调整及滤波单元7的输出端连接。输出单元8由输出滤波电路81与输出驱动电路82串联组成。首先，由输出滤波电路81将所述频率调整及滤波单元7的输出的电压信号进行滤波，把不必要的干扰信号过滤掉；然后，通过输出驱动电路82将电压信号变化成为电流信号，向中央计算单元3的传感器信号输入端31提供工作信号。该中央计算单元3的输出信号送入生产现场的DCS控制系统4。

参见图6D的输出单元8的实施例：

上述输出滤波电路81由电阻R16、R20、电容C3、C4、电位器P4和运算放大器U1A组成，其中U1A的输入电阻R16的另一端连接上述加权均衡器77的输出端，此时，上述加权均衡器77等效于滤波电路81中的1个电阻，该输出滤波电路81实现有源滤波，其中的电位器P4可消除输出信号中的直流分量。

上述输出驱动电路82由电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R11电容C1、C2、功率三极管T1、T2、嵌位二极管T3和运算放大器U1B组成。它将电压信号进行适当滤波，并转换成电流信号。

控制单元9：

控制单元9由单片机控制器91和存储器92串接组成。单片机控制器91通过串行接口电路与用户设定单元10连接，接收用户的指令，单片机控制器91设定低通滤波A、B电路72、75的截止频率FC；存储器92是Flash存储器，记录用户的设定数值，待装置上电启动时，装载该数据。

参见图6C的控制单元9的实施例：

上述存储器92由存储器U12构成，一般为串行接口的Flash。用于存储用户设定的滤波装置截止频率。

上述单片机控制器91由电阻R30，电容C18、C19、C20、晶振X1、单片机U11、接口电路U10组成。单片机U11为核心芯片，R30和C20构成复位电路，电容C18、C19和晶振X1提供了时钟信号，接口芯片U10为RS485接口芯片，也可以为RS232接口芯片。单片机U11通过接口电路U10获得用户设定的低通滤波A、B电路72、75截止频率，并且存放在存储器92中，并且对低通滤波A、B电路72、75中的滤波器芯片U7、U8进行控制，使它们工作在设定的截止频率处。单片机控制器91与串行口93连接。

除了上述电路外，本专利申请的装置中还包括相应的电源电路、旁路电容等必须的常规附属单元，在此不作详细描述。

经过上述电路的处理，本实用新型的滤波装置100成为一种抗干扰移频窄带滤波装置，可以将原先在涡流传感器工作频率处的干扰信号大幅度地过滤掉，使传感器的输出信号稳定，解决了工业现场的使用要求。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型的目的，而并非用作对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求的范围内。

Claims (7)

1、一种涡流传感器检测系统的滤波装置，所述的涡流传感器检测系统由涡流传感器(1)的信号输出端(11)与前置放大器(2)的传感器信号输入端(21)串联以及中央计算单元(3)的驱动信号输出端(32)与前置放大器(2)的驱动信号输入、出端(24、22)与涡流传感器(1)的驱动信号输入端(12)串联组成，

其特征在于，

还包括一滤波装置(100)，滤波装置(100)串联于所述前置放大器(2)的传感器信号输出端(23)与中央计算单元(3)的传感器信号输入端(31)之间。

2、如权利1所述的涡流传感器检测系统的滤波装置，

其特征在于，

所述的滤波装置还进一步包括以下单元：

传感器信号输入单元(5)，其输入端与上述前置放大器(2)的传感器信号输出端(23)连接；

基准频率输入单元(6)，其输入端与所述中央计算单元(3)的驱动信号输出端(32)连接；

频率调整及滤波单元(7)，其输入端分别与所述传感器信号输入单元(5)、与所述基准频率输入单元(6)的输出端连接；

输出单元(8)，其输入端与所述频率调整及滤波单元(7)的输出端连接，其输出端连接到中央计算单元(3)的传感器信号输入端(31)；

控制单元(9)，其输入端接收用户的指令，输出端连接到频率调整及滤波单元(7)。

3、如权利要求2所述的涡流传感器检测系统的滤波装置，其特征在于，

所述传感器信号输入单元(5)进一步包括依如下顺序连接的电路：

将前置放大器(2)的传感器信号从电流信号转换成电压信号的输入匹配电路(51)；

对信号中的大幅值低频信号和高频冲击信号进行滤波，并使信号幅值处在工作范围内的输入预滤波电路(52)；

对信号进行放大，提高信号在处理过程中的信噪比的放大调整电路(53)；以及

修正信号在处理过程中的相位变化的相位0～180°调整电路(54)。

4、如权利要求2所述的涡流传感器检测系统的滤波装置，其特征在于，

所述基准频率输入单元(6)还包括依如下顺序连接的电路：

对来自中央计算单元(3)的驱动信号进行预滤波，消除干扰的输入滤波电路(61)；以及

对输入滤波电路(61)的输出信号进行90°相位调整，构成所述两路互相垂直的基准频率F0、F1的相位90°调整电路(62)。

5、如权利要求2所述的涡流传感器检测系统的滤波装置，其特征在于，

所述频率调整及滤波单元(7)还包括：

由A相下变频电路(71)、低通滤波A电路(72)、A相上变频电路(73)串接以及B相下变频电路(74)、低通滤波B电路(75)、B相上变频电路(76)串接，并该两个串接的电路的输出端均连接到恢复有用信号相位的加权均衡器(77)。

6、如权利要求2所述的涡流传感器检测系统的滤波装置，其特征在于，

所述输出单元(8)由以下电路串联组成：

输出滤波电路(81)，将所述频率调整及滤波单元(7)输出的电压信号进行滤波，消除工作信号中的直流分量；以及

输出驱动电路(82)，将电压信号变化成为电流信号输出。

7、如权利要求2所述的涡流传感器检测系统的滤波装置，其特征在于：

所述控制单元(9)还包括单片机控制器(91)和存储器(92)，单片机控制器(91)与存储器(92)双向连接，单片机控制器(91)输入端接收用户设定，输出端接到频率调整及滤波单元(7)的低通滤波器B(75)、低通滤波器A(72)。

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