CN214121059U - 一种改进型电涡流传感器检测电路及电涡流传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种改进型电涡流传感器检测电路及电涡流传感器，其中，所述改进型电涡流传感器检测电路包括电桥电路和电流源，其中，探头线圈通过两根线缆分别与所述电桥电路的两个相邻的桥臂连接，所述电桥电路的另外两个相邻的桥臂相互连接且同时接地；所述电流源一端接地，另一端通过一根线缆与所述探头线圈连接。本实用新型的改进型电涡流传感器检测电路通过使用三线制接法和电桥电路，以电流源作为传感器激励，测量电桥的输出，从而将线缆产生的电阻所带来影响消除。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种磁悬浮轴承，具体为一种改进型电涡流传感器检测电路及电涡流传感器。
背景技术
磁悬浮轴承，是利用电磁力作用将转子悬浮于空中，使转子与定子之间没有机械接触。要实现轴在空间中的稳定悬浮，必须要检测轴在空间中的位置。目前所使用的位置传感器为电涡流传感器，其原理为：在探头线圈中通入交变电流时线圈的周围就会产生交变的磁场，若果此时将一块导体放置于线圈附近，导体表面就会感应产生电流，这就是电涡流。导体距离探头线圈的距离会影响电涡流的大小，从而改变线圈的阻抗，通过测量线圈的输出，从而可以得到导体距离探头的距离。
目前使用的电涡流传感器检测电路为幅值检测。探头通过线缆连接到前置器，直接将电压激励信号通过线缆施加到探头上，测量同轴线缆端的输出，会将同轴线缆的电阻带来的影响引入测量系统。在不同的机型，或者不同的测量场景中，需要的线缆的长度不同。然而传统的电涡流传感器以电压源作为激励信号，受到线缆电阻的影响，从而使得电涡流传感器输出衰减，无法远距离测量的问题。另外，传统的探头输出受到线缆电阻的影响，匹配不同长度线缆时，使得电涡流传感器输出需要面临重新校正的问题。
实用新型内容
本实用新型在于克服现有技术的不足，提供一种改进型电涡流传感器检测电路，所述改进型电涡流传感器检测电路通过使用三线制接法和电桥电路，以电流源作为激励源，测量电桥的输出，从而消除线缆产生的电阻所带来的影响。
本实用新型的第二个目的在于提供一种应用上述改进型电涡流传感器检测电路的电涡流传感器。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案是：
一种改进型电涡流传感器检测电路，包括电桥电路和电流源，其中，探头线圈通过两根线缆分别与所述电桥电路的两个相邻的桥臂连接，所述电桥电路的另外两个相邻的桥臂相互连接且同时接地；所述电流源一端接地，另一端通过一根线缆与所述探头线圈连接。
优选的，所述电桥电路包括R1、R2、R3和R4，其中，R1和R3串联，R2和R4串联；所述R1通过线缆与所述探头线圈连接；所述R3通过线缆与所述探头线圈连接；所述R2和R4连接且同时接地。
优选的，用于连接R3和探头线圈的线缆为第一线缆，该第一线缆的电阻等效于Ra。
优选的，用于连接R1和探头线圈的线缆为第二线缆，该第二线缆的电阻等效于Rb。
优选的，用于连接电流源和探头线圈的线缆为第三线缆，该第三线缆的电阻等效于Ra。
一种电涡流传感器，包括探头以及所述改进型电涡流传感器检测电路。
本实用新型与现有技术相比具有以下的有益效果：
1、本实用新型在电涡流传感器检测电路中使用三芯线缆实现三线制接法，并且加入电桥电路，以电流源作为激励源，通过检测电桥输出电压，从而达到消除线缆电阻带来的不良影响。
2、本实用新型在传统的电涡流传感器检测电路中增加电桥电路，使用电流源激励替代常用的电压源激励，以电桥的输出作为后续检测电路的输入，消除了线缆对电涡流传感器带来的测量误差和影响，增加了电涡流探头线圈的通用性。
附图说明
图1为电涡流传感器的结构简图。
图2为传统电涡流传感器的结构简图。
图3为本实用新型的改进型电涡流传感器检测电路的原理图。
图4为电桥电路的原理图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。
实施例1
传统的电涡流传感器如附图1。其中，1为被测物体(在磁悬浮系统中为磁悬浮轴承，在其它应用场合可以为各种导电金属)，2为探头，3为同轴线缆，4为检测电路。
电涡流传感器的工作方式如图2。其中，检测电路通过同轴线缆给探头2一个电压激励信号(即图2中虚框6中所示)，同轴线缆的输出给到检测电路，通过检测电路处理得到探头2到被测物体1的距离。线缆的等效电阻Ra、Rb(即图2中虚框5中所示的电阻)与探头线圈的阻抗为串联关系，这种测量方法会把线缆电阻引入到测量系统中，线缆越长等效电阻越大，分压作用越明显，探头输出衰减越严重。
参见图3，本实用新型中的电涡流传感器检测电路采用三芯线缆实现三线制接法，同时引入电桥电路。电流源激励信号(即图3中虚框8中所示)通过其中一根线缆施加到探头线圈上，剩余两根线缆分别接到电桥相邻的两个桥臂上。
具体为：
本实用新型的改进型电涡流传感器检测电路包括电桥电路和电流源，其中，电涡流传感器的探头线圈通过两根线缆分别与所述电桥电路的两个相邻的桥臂连接，所述电桥电路的另外两个相邻的桥臂相互连接且接地；所述电流源一端接地，另一端通过一根线缆与所述电涡流传感器的探头线圈连接。
其中，所述电桥电路包括R1、R2、R3和R4，其中，R1和R3串联，R2和R4串联；所述R1通过线缆与所述电涡流传感器的探头线圈连接；所述R3通过线缆与所述电涡流传感器的探头线圈连接；所述R2和R4连接且同时接地；
其中，用于连接R3和电涡流传感器的探头线圈的线缆为第一线缆，该第一线缆的电阻等效于Ra；用于连接R1和电涡流传感器的探头线圈的线缆为第二线缆，该第二线缆的电阻等效于Rb(即图3中虚框7中所示)；用于连接电流源和电涡流传感器的探头线圈的线缆为第三线缆，该第三线缆的电阻等效于Ra。
参见图4，假设R′＝0。在电桥两端施加电压U：有Uo＝U×[R2/(R1+R2)]－U×[R4/(R3+R4)]。当电桥平衡时，即Uo＝0，则有R1/R3＝R2/R4。由此可以看到，Uo仅和桥臂上的电阻有关。只有当R′发生改变，电桥的输出Uo才会改变。
由电桥原理可知，在图3中，电桥的输出仅与其相邻桥臂(R1、R3或R2、R4)的电阻比值相关。将三芯电缆的两个线芯分别连接到相邻的两个桥臂，由于Ra＝Rb，不会改变相邻桥臂的比值((R1+Rb)/(R3+Ra)＝R1/R3)。至此，确定线缆的电阻不会改变电桥输出Uo，只有当电涡流传感器的探头线圈阻抗改变时电桥的输出Uo才会改变。将Uo作为检测电路的输入，通过检测电路的处理就可以得到探头与检测物体1的距离关系。
实施例2
本实用新型的电涡流传感器包括探头以及所述电涡流传感器检测电路。
上述为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、块合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种改进型电涡流传感器检测电路，其特征在于，包括电桥电路和电流源，其中，探头线圈通过两根线缆分别与所述电桥电路的两个相邻的桥臂连接，所述电桥电路的另外两个相邻的桥臂相互连接且同时接地；所述电流源一端接地，另一端通过一根线缆与所述探头线圈连接。
2.根据权利要求1所述的改进型电涡流传感器检测电路，其特征在于，所述电桥电路包括R1、R2、R3和R4，其中，R1和R3串联，R2和R4串联；所述R1通过线缆与所述探头线圈连接；所述R3通过线缆与所述探头线圈连接；所述R2和R4连接且同时接地。
3.根据权利要求2所述的改进型电涡流传感器检测电路，其特征在于，用于连接R3和探头线圈的线缆为第一线缆，该第一线缆的电阻等效于Ra。
4.根据权利要求2所述的改进型电涡流传感器检测电路，其特征在于，用于连接R1和探头线圈的线缆为第二线缆，该第二线缆的电阻等效于Rb。
5.根据权利要求2所述的改进型电涡流传感器检测电路，其特征在于，用于连接电流源和探头线圈的线缆为第三线缆，该第三线缆的电阻等效于Ra。
6.根据权利要求1所述的改进型电涡流传感器检测电路，其特征在于，所述线缆为三芯线缆。
7.一种应用权利要求1-6任一项所述的改进型电涡流传感器检测电路的电涡流传感器，其特征在于，包括探头以及所述的改进型电涡流传感器检测电路。
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2020
- 2020-11-04 CN CN202022523278.0U patent/CN214121059U/zh active Active
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