CN216115843U

CN216115843U - 基于差分信号的电感式位移检测装置

Info

Publication number: CN216115843U
Application number: CN202121856579.3U
Authority: CN
Inventors: 林海杰; 吴敏涛; 徐培钰
Original assignee: Ellide Guangdong Intelligent Technology Co ltd
Current assignee: Ellide Guangdong Intelligent Technology Co ltd
Priority date: 2021-08-10
Filing date: 2021-08-10
Publication date: 2022-03-22
Anticipated expiration: 2031-08-10

Abstract

本实用新型公开了一种基于差分信号的电感式位移检测装置，包括正弦发生电路、第一线圈电感探头、第二线圈电感探头以及滤波放大电路，所述第一线圈电感探头和第二线圈电感探头结构相同，均包括铁芯、激励线圈和次级线圈，所述激励线圈和次级线圈分别缠绕在铁芯的两端；所述正弦发生电路将固定频率正弦波信号发送给第一线圈电感探头、第二线圈电感探头的激励线圈，工件发生位移时产生的差动感应电流信号通过第一线圈电感探头、第二线圈电感探头的次级线圈接入到滤波放大电路，滤波放大电路对差动感应电流信号进行过滤、电压偏置以及放大后输出。本实用新型在进行位移检测时，不仅可以抑制温度漂移的影响，还能提高移测量精度。

Description

基于差分信号的电感式位移检测装置

技术领域

本实用新型属于位移检测的技术领域，具体涉及一种基于差分信号的电感式位移检测装置。

背景技术

电涡流位移传感器和电感位移传感器都是非接触式的微位移传感器，具有非接触、高线性度和高分辨率的特点，常用于高速旋转机械的转轴动态位移测量。当前电涡流位移传感器由于具有灵敏度高、线性好、体积小等特点，应用范围更广阔。但电涡流位移传感器由于需要使用高频的激励信号，对传感器线路板的走线、工作机械的其他电磁干扰相对敏感，因而使用低频激励信号的电感式位移传感器在电磁环境较恶劣的情况下有较好的实用性。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于差分信号的电感式位移检测装置，通过差分信号的方式检测工件在装置内的相对位移，可有效抑制温度漂移并提高位移测量精度。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型提供的一种基于差分信号的电感式位移检测装置，包括正弦发生电路、第一线圈电感探头、第二线圈电感探头以及滤波放大电路，所述第一线圈电感探头和第二线圈电感探头结构相同，均包括铁芯、激励线圈和次级线圈，所述激励线圈和次级线圈分别缠绕在铁芯的两端；所述正弦发生电路与第一线圈电感探头、第二线圈电感探头的激励线圈连接，所述第一线圈电感探头、第二线圈电感探头的次级线圈与滤波放大电路连接；所述正弦发生电路将固定频率正弦波信号发送给第一线圈电感探头、第二线圈电感探头的激励线圈，工件发生位移时产生的差动感应电流信号通过第一线圈电感探头、第二线圈电感探头的次级线圈接入到滤波放大电路，滤波放大电路对差动感应电流信号进行过滤、电压偏置以及放大后输出。

作为优选的技术方案，测量时，工件设置在第一线圈电感探头和第二线圈电感探头之间。

作为优选的技术方案，所述第一线圈电感探头包括第一铁芯、第一激励线圈和第一次级线圈，所述第二线圈电感探头包括第二铁芯、第二激励线圈和第二次级线圈，所述第一铁芯和第二铁芯相对设置；所述第一激励线圈与第二激励线圈连接，所述第一次级线圈和第二次级线圈连接。

作为优选的技术方案，所述第一铁芯和第二铁芯为“U”型铁芯。

作为优选的技术方案，正弦发生电路包括方波发生电路、比较器和驱动器，所述方波发生电路、比较器和驱动器顺序连接。

作为优选的技术方案，所述方波发生电路为晶振或单片机；所述比较器选用LM2903芯片；所述驱动器选用L6206芯片。

作为优选的技术方案，所述滤波放大电路包括第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器和第四运算放大器，所述第一运算放大器的输出端连接第二运算放大器的反相输入端，所述第二运算放大器的输出端连接至第三运算放大器的反相输入端，所述第三运算放大器的输出端连接至第四运算放大器的正相输入端。

作为优选的技术方案，所述第一运算放大器、第二运算放大器采用TL074 放大器。

作为优选的技术方案，所述第三运算放大器采用TL072放大器。

作为优选的技术方案，所述第四运算放大器采用MCP6L02放大器。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

本实用新型通过差分信号的方式检测工件在装置内的相对位移，装置使用两套相同绕制方式线圈电感，由于两套电感在装置中处于相同的环境温度，可有效的抑制温度漂移的不良影响；同时，由于使用差分信号求出相对位移而非绝对位移，可降低制造精度对测量的影响。

附图说明

构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型基于差分信号的电感式位移检测装置的方框图；

图2是本实用新型第一线圈电感探头、第二线圈电感探头的连接示意图；

图3是本实用新型正弦发生电路的电路原理图；

图4是本实用新型滤波放大电路的电路原理图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1-第一铁芯；2-第二铁芯；3-工件；4-第一激励线圈；5-第二激励线圈；6- 第一次级线圈；7-第二次级线圈。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实施例的基于差分信号的电感式位移检测装置，包括正弦发生电路、第一线圈电感探头、第二线圈电感探头以及滤波放大电路，所述第一线圈电感探头和第二线圈电感探头结构相同，均包括铁芯、激励线圈和次级线圈，所述激励线圈和次级线圈分别缠绕在铁芯的两端。该基于差分信号的电感式位移检测装置通过是否产生差分信号求出相对位移而非绝对位移，可以提高测量精度；另外，所述第一线圈电感探头、第二线圈电感探头设置在同一环境中，因此可以有效抑制温度漂移带来的不良影响。如图2所示，所述第一线圈电感探头包括第一铁芯1、第一激励线圈4和第一次级线圈6，所述第一铁芯 1呈“U”字形，所述第一激励线圈4和第一次级线圈6分别缠绕在“U”字形铁芯的两端；同理，所述第二线圈电感探头包括第二铁芯2、第二激励线圈5和第二次级线圈7，所述第二铁芯2呈“U”字形，所述第二激励线圈5和第二次级线圈7分别缠绕在“U”字形铁芯的两端，所述第一激励线圈4和第二激励线圈5正向连接，所述第二激励线圈6和第二激励线圈7反向连接。

进一步的，所述第一铁芯1和第二铁芯2的“U字形”开口端相对设置，两者之间设有工件检测位，当需要检测时，将工件3放置于工件检测位，在第一激励线圈4的U₁₊端和第二激励线圈5的U_1-端接入正弦交流电，就会在第一次级线圈6的U₂₊端和第二次级线圈7的U_2-端产生感应电流和感应电压，当工件在水平方向有位移时，U₂₊和U_2-之间的电压会产生变化，从而可测量工件的位移。

进一步的，如图3所示，所述正弦发生电路包括方波发生电路、比较器U1 和驱动器U2，所述方波发生电路、比较器和驱动器顺序连接。本实施例中，所述方波发生电路为晶振或单片机，利用晶振或单片机产生固定频率的方波信号，再通过U1和U2两组芯片处理成电路正弦信号。

进一步，比较器U1的1OUT和2OUT输出端分别连接驱动器U2的输入端IN1A 和IN1B，驱动器U2的输出端OUT+和OUT-分别连接至图2中的U₁₊和U_1-上。

更进一步的，本实施例中，U1采用LM2903芯片，LM2903是一款低功耗，且功能强大的电压比较器，具有多通道比较、高性能等优点。当然本实施例中，除了该芯片外，其他能够实现本申请技术方案的芯片同样适用。

更进一步的，本实施例中，U2采用L6206芯片，当然本实施例中，除了该芯片外，其他能够实现本申请技术方案的芯片同样适用。

如图4所示，本实施例中，所述滤波放大电路包括第一运算放大器U3、第二运算放大器U4、第三运算放大器U5和第四运算放大器U6，通过四个运算放大器构成的滤波放大电路实现了滤波、电压偏置和放大的功能；所述第一运算放大器U3的输出端连接第二运算放大器U4的反相输入端，所述第二运算放大器U4的输出端连接至第三运算放大器U5的反相输入端，所述第三运算放大器 U5的输出端连接至第四运算放大器U6的正相输入端。

更进一步的，所述第一运算放大器U3和第二运算放大器U4选用TL074，所述TL074芯片为四路低噪声JFET输入通用运算放大器。当然本实施例中，除了该型号放大器外，其他能够实现本申请技术方案的放大器同样适用。

更进一步的，所述第三运算放大器U5选用TL072，TL072是一款高输入阻抗运放。当然本实施例中，除了该型号放大器外，其他能够实现本申请技术方案的放大器同样适用。

更进一步的，所述第四运算放大器U6采用MCP6L02运放，MCP6L02运放是轨至轨输入和输出,低静态电流,宽带宽。当然本实施例中，除了该型号放大器外，其他能够实现本申请技术方案的放大器同样适用。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。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讨论。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.基于差分信号的电感式位移检测装置，其特征在于，包括正弦发生电路、第一线圈电感探头、第二线圈电感探头以及滤波放大电路，所述第一线圈电感探头和第二线圈电感探头结构相同，均包括铁芯、激励线圈和次级线圈，所述激励线圈和次级线圈分别缠绕在铁芯的两端；所述正弦发生电路与第一线圈电感探头、第二线圈电感探头的激励线圈连接，所述第一线圈电感探头、第二线圈电感探头的次级线圈与滤波放大电路连接；所述正弦发生电路将固定频率正弦波信号发送给第一线圈电感探头、第二线圈电感探头的激励线圈，工件发生位移时产生的差动感应电流信号通过第一线圈电感探头、第二线圈电感探头的次级线圈接入到滤波放大电路，滤波放大电路对差动感应电流信号进行过滤、电压偏置以及放大后输出。

2.根据权利要求1所述基于差分信号的电感式位移检测装置，其特征在于，测量时，工件设置在第一线圈电感探头和第二线圈电感探头之间。

3.根据权利要求1所述基于差分信号的电感式位移检测装置，其特征在于，所述第一线圈电感探头包括第一铁芯、第一激励线圈和第一次级线圈，所述第二线圈电感探头包括第二铁芯、第二激励线圈和第二次级线圈，所述第一铁芯和第二铁芯相对设置；所述第一激励线圈与第二激励线圈连接，所述第一次级线圈和第二次级线圈连接。

4.根据权利要求3所述基于差分信号的电感式位移检测装置，其特征在于，所述第一铁芯和第二铁芯为“U”型铁芯。

5.根据权利要求1所述基于差分信号的电感式位移检测装置，其特征在于，正弦发生电路包括方波发生电路、比较器和驱动器，所述方波发生电路、比较器和驱动器顺序连接。

6.根据权利要求5所述基于差分信号的电感式位移检测装置，其特征在于，所述方波发生电路为晶振或单片机；所述比较器选用LM2903芯片；所述驱动器选用L6206芯片。

7.根据权利要求1所述基于差分信号的电感式位移检测装置，其特征在于，所述滤波放大电路包括第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器和第四运算放大器，所述第一运算放大器的输出端连接第二运算放大器的反相输入端，所述第二运算放大器的输出端连接至第三运算放大器的反相输入端，所述第三运算放大器的输出端连接至第四运算放大器的正相输入端。

8.根据权利要求7所述基于差分信号的电感式位移检测装置，其特征在于，所述第一运算放大器、第二运算放大器采用TL074放大器。

9.根据权利要求7所述基于差分信号的电感式位移检测装置，其特征在于，所述第三运算放大器采用TL072放大器。

10.根据权利要求7所述基于差分信号的电感式位移检测装置，其特征在于，所述第四运算放大器采用MCP6L02放大器。