CN2171845Y

CN2171845Y - 智能复合温度位移传感器

Info

Publication number: CN2171845Y
Application number: CN 93234157
Authority: CN
Inventors: 生寿华; 彭志华; 孙力
Original assignee: TIANRUI INSTRUMENT ELECTRIC APPARATUS UNITED CORP JIHAIAN ZHUHAI CITY
Current assignee: TIANRUI INSTRUMENT ELECTRIC APPARATUS UNITED CORP JIHAIAN ZHUHAI CITY
Priority date: 1993-06-19
Filing date: 1993-06-19
Publication date: 1994-07-13
Anticipated expiration: 2003-06-19

Abstract

一种智能复合温度位移传感器，由探头、温度测量电路、位移测量电路、单片机电路、模拟量输出电路、接口电路连接而成。它利用一个探头测量获得温度、位移变化的两个电参数，并通过内置单片计算机进行位移测量的非线性及温漂修正，实现位移的高精度测量，使得利用该传感器进行水轮发电机组推力瓦油膜厚度监测成为可能。

Description

本实用新型属于一种位移测量设备。

目前，电涡流位移传感器由于其具有非接触测量，线性范围宽，动态响应好，抗干扰能力强，能在水、油等恶劣环境中长期连续工作一系列优点，而在电力、石化等行业大量用来作为大型动力设备的运行状态监测。

但是，作为一种位移计量器具，电涡流位移传感器计量精度及温度稳定性偏低。

国际上最大的电涡流位移传感器研制生产公司——美国BN公司1992年产品目录所列其精度及温度稳定性参数如下：

非线性度： 1％

温漂： ±0.025％／℃

国内目前开发生产电涡流位移传感器处于领先水平的珠海天瑞仪表电器公司（原航空航天部608所仪表厂）其精度及温度稳定性参数如下：

非线性度： 1％

温漂： ±0.05％／℃

而对于尺寸检验、设备改造等方面的应用通常都需要1％以上的高精度要求，因而目前的电涡流位移传感器不能满足其要求，使得电涡流位移传感器的应用范围受到很大的限制。

针对目前电涡流位移传感器精度偏低的弱点，本实用新型在通过增加其温度测量功能的同时，利用单片计算机技术进行非线性及温漂修正，实现位移的高精度测量，为尺寸检测、设备改造等领域提供一种高精度、高稳定性、使用方便的新型位移测量设备。

本实用新型由探头、温度测量电路、位移测量电路、单片机电路、模拟量输出电路、接口电路连接而成。从探头引出两个接线端，一端与温度测量电路连接，另一端与位移测量电路连接，温度测量电路、位移测量电路的输出端分别与单片机电路的输入端连接，单片机电路的输出端分别与模拟量输出电路、接口电路连接。温度测量电路由恒流源、数据放大器、归一化放大器连接构成，位移测量电路由振荡器、检波器、归一化放大器连接构成。

本实用新型是在现有电涡流位移传感器的基础上增加温度测量功能的一种新型传感器，它利用一个电涡流位移传感器的探头实现位移和温度两种参数的测量，并通过内置单片计算机进行位移测量的非线性及温度修正，实现位移的高精度测量，使得利用该传感器进行水轮发电机推力瓦油膜厚度监测和油膜温度监测成为可能。

附图1为本实用新型电原理框图。

附图2为本实用新型电路结构图。

现结合附图进一步说明：

如图1，本实用新型由探头（B3）、温度测量电路（1）、位移测量电路（2）、单片机电路（3）、模拟量输出电路（4）、接口电路（5）连接而成。从探头（B3）引出两个接线端（6，7），一端（6）与温度测量电路（1）连接，另一端（7）与位移测量电路（2）连接，温度测量电路（1）、位移测量电路（2）的输出端分别与单片机电路（3）的输入端（8，9）连接，单片机电路（3）的输出端（10，11）接模拟量输出电路（4）、接口电路（5）。

如图2，温度测量电路（1）由恒流源（B1）、数据放大器（B4）、归一化放大器（B6）连接构成，位移测量电路（2）由稳频稳幅振荡器（B2）、检波器（B5）、归一化放大器（B7）连接构成，单片机电路（3）由AD保护器（11）、单片计算机（IC1）、地址、数据总线锁存器（IC3）、程序修正数据存储器（IC2）连接而成。其中，温度测量电路（1）中恒流源（B1）与数据放大器（B4）连接，数据放大器（B4）再与归一化放大器（B6）连接。位移测量电路（2）中稳频稳幅振荡器（B2）与检波器（B5）连接，检波器（B5）与归一化放大器（B7）连接。单片机电路（3）中AD保护器（12）与单片计算机（IC1）连接，单片计算机（IC1）与地址、数据总线锁存器（IC3）连接，地址、数据总线锁存器（IC3）与程序、修正数据存储器（IC2）连接。

恒流源（B1）由运算放大器（13）、三极管（14）、稳压二极管（15）及电阻连接而成，其中三极管的C端（16）连接探头（B3）线圈（17）引出的接线端（6），电流从C端（16）输送到线圈（17）。

稳频稳幅振荡器（B2）由运算放大器（18，19，20）、三极管（21，22）、稳压二极管（23）、二极管（24）、晶体振荡器（25）、电容、电阻连接而成，其中，放大器（18）输出端（26）与探头（B3）保护电阻（27）串接。晶体振荡器（25）、三极管（21，22）、电阻组成串联型晶体振荡器（28），振荡器（28）输出信号经运算放大器（18）跟随提高带负载能力，三极管（24）将振荡器（28）输出信号进行整流，并与基准电平比较，如高于基准电平，积分器（20）输出下降，即加在振荡器（28）上的供电电平下降，使得振荡器（28）振荡幅度下降，反之，则提高振荡器（28）的振荡幅度。

探头（B3）为电涡流位移传感器探头，由保护电阻（27）、电容（29）、电感线圈（17）连接而成。该探头（B3）在稳频稳幅振荡器（B2）的高频信号激励下，线圈（17）Q值随探头（B3）与被测体间距变化而变化，因此通过检测线圈Q值即可检测到探头（B3）与被测体间距；同时，探头（B3）线圈（17）的直流电阻随测量总温度的变化而变化，因此通过恒流源（B1）给线圈（17）激励直流电流，测量线圈（17）两端直流电压即可检测到探头（B3）安装点温度。

数据放大器（B4）将探头（B3）和线圈（17）送来的温度变化信号（直流弱信号）放大后送到归一化放大器（B6），将温度信号调节成0.5V～4.5V电压输出。

检波器（B5）对探头（B3）上的交流信号检波，经电容滤波后，将得到的位移信号送到归一化放大器（B7）调节成0.5V～4.5V电压输出。

单片机（IC1）选用Intel 8098准16位单片计算机，分别在其模拟量输入端（10，11）输入经归一化后的温度、位移信号，并进行A／D变换，由软件进行温度线性修正、位移线性修正及位移温漂修正，再进行D／A变换，在输出端（10）输出与修正后的温度、位移信号成比例的脉冲信号，在输出端（11）输出温度、位移值。单片机（IC1）所有修正用的校准数据及程序均存储在存储器（IC2）EPROM2764内。

模拟量输出电路（4）由有源低通滤波器（30）、V／I变换器（31）连接构成，单片机（IC1）输出端（10）输出的脉冲信号经有源低通滤波器（30）平滑滤波，再通过V／I变换器（31）转换成4－20mA电流（模拟的位移、温度信号）输出。

接口电路（5）由RS－232标准串行通讯接口转换器构成。与单片机（IC1）的输出端（11）连接，修正后的温度、位移值由RS－232输送到打印机。

本实用新型主要性能指标如下：

非线性度： 0.2％

温漂： ±0.01％／℃

Claims

1、一种由探头、温度测量电路、位移测量电路、单片机电路、模拟量输出电路、接口电路连接构成的智能复合温度位移传感器，其特征在于：探头(B3)引出两个接线端(6，7)，一端(6)与温度测量电路(1)连接，另一端(7)与位移测量电路(2)连接，温度测量电路(1)、位移测量电路(2)的输出端分别与单片机电路(3)的输入端(8，9)连接。

2、根据权利要求1所述的智能复合温度位移传感器，其特征在于：温度测量电路（1）中恒流源（B1）与数据放大器（B4）连接，数据放大器（B4）再与归一化放大器（B6）连接。

3、根据权利要求1所述的智能复合温度位移传感器，其特征在于：位移测量电路（2）中稳频稳幅振荡器（B2）与检波器（B5）连接，检波器（B5）与归一化放大器（B7）连接。

4、根据权利要求1所述的智能复合温度位移传感器，其特征在于：单片机电路（3）中AD保护器（12）与单片计算机（LC1）连接，单片计算机（IC1）与地址、数据总线锁存器（IC3）连接，地址、数据总线锁存器（IC3）与程序、修正数据存储器（IC2）连接。

5、根据权利要求1所述的智能复合温度位移传感器，其特征在于：从探头（B3）线圈（17）引出一接线端（6），与恒流源（B1）的三极管（14）C端（16）连接，从探头（B3）保护电阻（27）引出另一接线端（7），与稳频稳幅振荡器（B2）的放大器（18）输出端（26）连接。