CN209230513U - 一种线圈冗余式电涡流位移传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种线圈冗余式电涡流位移传感器，属于电涡流位移传感器技术领域。包括传感器探头和前置器，所述传感器探头包括多个线圈、传感器骨架、探头外壳和保护罩，所述传感器骨架固定于探头外壳的内孔中，多个所述线圈分别绕于传感器骨架露出探头外壳端部外周的不同位置，所述保护罩设于骨架和探头外壳之间；所述前置器包括高频振荡电路、变换及检测电路、信号选择开关和输出转换电路，将等效阻抗信号、电感信号或品质因数信号转换为包含位移信息的电压信号，控制系统选择电压信号并切换，进而通过输出转化电路对选择后的电压信号进行转换。本申请保证了电涡流位移传感器始终正常工作，提高了产品的实用性和可靠性。

Description

一种线圈冗余式电涡流位移传感器

技术领域

本实用新型涉及一种线圈冗余式电涡流位移传感器，属于电涡流位移传感器技术领域。

背景技术

电涡流传感器是一种建立在涡流效应原理上的传感器，可以实现非接触地测量且物体表面为金属导体的物种物理量，如位移、振动、厚度、转速、应力、硬度等参数，这种传感器也可用于无损探伤。电涡流式传感器结构简单、频率响应宽、灵敏度高、测量范围大、抗干扰能力强，特别是有非接触测量的优点。因此，在工业生产和科技技术的各个领域中得到了广泛的应用。

电涡流位移传感器的工作原理是当传感器探头前端的线圈在高频振荡电路的激励作用下，在线圈周围产生一个高频磁场，位于线圈附近的被测导体内部就会形成电涡流，被测导体中的电涡流所产生的交变磁场使传感器线圈中的等效阻抗、电感及品质因数等参数发生变化。如果只有线圈及被测导体间的距离发生变化而其他参数保持不变，那么线圈中的等效阻抗、电感及品质因数就成为线圈与被测导体之间距离的单值函数，且在一定范围内具有线性关系。然后用变换及检测电路就可以把高温线圈与被测导体间的距离变化转化为电压的变化，最后经过输出转换电路转化为所需的电压范围。

现有的位移电涡流传感器为单线圈结构，线圈损坏时会导致电涡流传感器无法工作，无法准确监测旋转机械(汽轮机、发电机、风机、水泵等)的工作状态，对施工现场而言存在极大的风险。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种线圈冗余式电涡流位移传感器，保证电涡流位移传感器始终正常工作，保证对旋转机械监测的准确性，降低施工现场因错误监测带来的风险。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案为：一种线圈冗余式电涡流位移传感器，包括传感器探头和前置器，所述的传感器探头通过同轴电缆与前置器相连，其用于在前置器的高频激励作用下产生高频磁场，通过感应被测导体中电涡流所产生的交变磁场对自身内部线圈的作用，以向前置器输出包含被测导体位移信息的等效阻抗信号、电感信号或品质因数信号；

所述的前置器用于将等效阻抗信号、电感信号或品质因数信号转换为包含位移信息的电压信号，由控制系统控制信号选择开关选择电压信号并切换，进而通过输出转化电路对选择后的电压信号进行转换后输出。

所述传感器探头包括多个线圈、传感器骨架、探头外壳和保护罩，所述传感器骨架固定于探头外壳的内孔中，多个所述线圈分别绕于传感器骨架露出探头外壳端部外周的不同位置，所述保护罩设于骨架和探头外壳之间，用于包裹传感器骨架外表面和传感器骨架露出探头外壳的端面，所述线圈与保护罩之间以及传感器骨架与探头外壳之间分别采用胶粘合固定。

所述传感器骨架为锥形状且轴向开设引线孔，所述同轴电缆从引线孔引出并与前置器连接。

所述传感器骨架端部外周设有第一线圈和第二线圈，所述第一线圈作为内层线圈绕设于传感器骨架外周，所述第二线圈作为外层线圈绕设于第一线圈的外周。

所述前置器包括高频振荡电路、变换及检测电路、信号选择开关和输出转换电路，其中：

所述高频振荡电路：与传感器探头相连，由控制系统控制高频振荡电路工作，用于为传感器探头施加激励电流；

所述变换及检测电路：与传感器探头相连，用于将传感器探头输出的等效阻抗信号、电感信号或品质因数信号转换为包含位移信息的电压信号；

所述信号选择开关：与变换及检测电路相连，控制系统控制信号选择开关选择电压信号并切换；

所述输出转换电路：与信号选择开关相连，用于对选择后的电压信号进行转换，并将转换值反馈至控制系统进行数模转换处理。

所述高频振荡电路与传感器探头之间还设有振荡选择开关，控制系统控制振荡选择开关与传感器探头中线圈连通，实现线圈的激励。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：一种线圈冗余式电涡流位移传感器，在传感器探头尺寸不变的情况下，传感器骨架上设置两个独立的线圈，并在前置器中增加信号选择开关和振荡选择开关，通过单片机控制振荡选择开关和信号选择开关，自动对线圈的激励进行切换，对变换及检测电路转换的电压信号实现自动切换，保证了电涡流位移传感器始终正常工作，保证了准监测旋转机械时的准确性，提高了产品的实用性和可靠性。

附图说明

图1为本实用新型实施例一种线圈冗余式电涡流位移传感器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例一种线圈冗余式电涡流位移传感器中传感器探头的结构示意图；

图3为本实用新型实施例一种线圈冗余式电涡流位移传感器的逻辑原理示意图；

图中1传感器探头、1.1保护罩、1.2第一线圈、1.3第二线圈、1.4传感器骨架、1.5探头外壳、1.6传感器外接接头、2前置器、3同轴电缆。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

如图1所示，本实施例中的一种线圈冗余式电涡流位移传感器，包括传感器探头1和具有信号选择开关的前置器2，传感器探头1与具有信号选择开关的前置器2之间通过同轴电缆3连接。

如图2所示，本实施例方式中传感器探头1包括第一线圈1.2、第二线圈1.3、传感器骨架1.4、探头外壳1.5和保护罩1.1，传感器骨架1.4通过胶粘合固定在探头外壳1.5的内孔中，第一线圈1.2作为内层线圈绕于传感器骨架1.4露出探头外壳1.5端部的外周，第二线圈1.3作为外层线圈绕于第一线圈1.2的外周，保护罩1.1设于传感器骨架1.4和探头外壳1.5之间，用于包裹传感器骨架1.4外表面和传感器骨架1.4露出探头外壳1.5的端面，第一线圈1.2、第二线圈1.3与保护罩1.1之间采用胶粘合固定。传感器骨架1.4为锥形状且轴向开设引线孔，便于同轴电缆3将第一线圈1.2、第二线圈1.3与传感器外接接头1.6连接在一起。

如图3所示，本实施例中前置器2包括高频振荡电路、变换及检测电路、信号选择开关和输出转换电路，其中：高频振荡电路与传感器探头1相连，在高频振荡电路与传感器探头1之间设有用于选择激励第一线圈1.2或第二线圈1.3的振荡选择开关，由单片机控制高频振荡电路对传感器探头1施加激励电流，并且单片机还控制振荡选择开关的选择；变换及检测电路与传感器探头1相连，用于将传感器探头1中第一线圈1.2或第二线圈1.3输出的等效阻抗信号、电感信号或品质因数信号转换为包含位移信息的电压信号；信号选择开关与变换及检测电路相连，且信号选择开关由单片机控制，当第一线圈1.2和第二线圈1.3都正常时，单片机默认选择第一线圈1.2信号，此时振荡选择开关选择激励第一线圈1.2；当第一线圈1.2损坏时，第一线圈1.2信号振荡消失，单片机控制信号选择开关自动切换至第二线圈1.3信号，此时单片机控制振荡选择开关激励第二线圈1.3；输出转换电路与信号选择开关相连，由单片机控制对选择后的电压信号进行转换得到满足输出要求的电压且将转换值反馈至单片机处理。

本实施例中单片机对高频振荡电路的起振进行控制、对冗余线圈信号进行选择、控制输出转化电路，使其对选择后的电压信号进行幅度转化，并接收处理该转化信号和数模转化，结合电流输出电路，使传感器具备4-20mADC电流输出功能。

在传感器探头1尺寸不变的情况下，传感器骨架1.4上设置两个独立的线圈，并在前置器2中增加信号选择开关和振荡选择开关，通过单片机控制振荡选择开关和信号选择开关，自动对线圈的激励进行切换，对变换及检测电路转换的电压信号实现自动切换，保证了电涡流位移传感器始终正常工作，保证了准监测旋转机械时的准确性，提高了产品的实用性和可靠性。

除上述实施例外，本实用新型还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种线圈冗余式电涡流位移传感器，包括传感器探头(1)和前置器(2)，其特征在于：

所述的传感器探头(1)通过同轴电缆(3)与前置器(2)相连，其用于在前置器(2)的高频激励作用下产生高频磁场，通过感应被测导体中电涡流所产生的交变磁场对自身内部线圈的作用，以向前置器(2)输出包含被测导体位移信息的等效阻抗信号、电感信号或品质因数信号；

所述的前置器(2)用于将等效阻抗信号、电感信号或品质因数信号转换为包含位移信息的电压信号，由控制系统控制信号选择开关选择电压信号并切换，进而通过输出转化电路对选择后的电压信号进行转换后输出。

2.根据权利要求1所述的一种线圈冗余式电涡流位移传感器，其特征在于：所述传感器探头(1)包括多个线圈、传感器骨架(1.4)、探头外壳(1.5)和保护罩(1.1)，所述传感器骨架(1.4)固定于探头外壳(1.5)的内孔中，多个所述线圈分别绕于传感器骨架(1.4)露出探头外壳(1.5)端部外周的不同位置，所述保护罩(1.1)设于传感器骨架(1.4)和探头外壳(1.5)之间，用于包裹传感器骨架(1.4)外表面和传感器骨架(1.4)露出探头外壳(1.5)的端面，所述线圈与保护罩(1.1)之间以及传感器骨架(1.4)与探头外壳(1.5)之间分别采用胶粘合固定。

3.根据权利要求2所述的一种线圈冗余式电涡流位移传感器，其特征在于：所述传感器骨架(1.4)为锥形状且轴向开设引线孔，所述同轴电缆(3)从引线孔引出并与前置器(2)连接。

4.根据权利要求2所述的一种线圈冗余式电涡流位移传感器，其特征在于：所述传感器骨架(1.4)端部外周绕设第一线圈(1.2)和第二线圈(1.3)，所述第一线圈(1.2)作为内层线圈绕设于传感器骨架(1.4)外周，所述第二线圈(1.3)作为外层线圈绕设于第一线圈(1.2)的外周。

5.根据权利要求1所述的一种线圈冗余式电涡流位移传感器，其特征在于：所述前置器(2)包括高频振荡电路、变换及检测电路、信号选择开关和输出转换电路，其中：

所述高频振荡电路：与传感器探头(1)相连，由控制系统控制高频振荡电路工作，用于为传感器探头(1)施加激励电流；

所述变换及检测电路：与传感器探头(1)相连，用于将传感器探头(1)输出的等效阻抗信号、电感信号或品质因数信号转换为包含位移信息的电压信号；

所述信号选择开关：与变换及检测电路相连，控制系统控制信号选择开关选择电压信号并切换；

所述输出转换电路：与信号选择开关相连，用于对选择后的电压信号进行转换，并将转换值反馈至控制系统进行数模转换处理。

6.根据权利要求5所述的一种线圈冗余式电涡流位移传感器，其特征在于：所述高频振荡电路与传感器探头之间还设有振荡选择开关，控制系统控制振荡选择开关与传感器探头中线圈连通，实现线圈的激励。