電渦流位移傳感器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種電渦流位移傳感器，包括探頭和前置器，探頭與前置器連接，探頭包括主探頭線圈和金屬外殼，主探頭線圈位于金屬外殼圍成的空腔內(nèi)，探頭還包括補(bǔ)償探頭線圈、金屬擋板和屏蔽金屬體，屏蔽金屬體位于補(bǔ)償探頭線圈和主探頭線圈之間；補(bǔ)償探頭線圈位于由金屬外殼、屏蔽金屬體以及金屬擋板形成的封閉空間內(nèi)，與金屬擋板的相對(duì)位置固定；補(bǔ)償探頭線圈和主探頭線圈采用相同的材料和繞制方式，并且具有相同的電學(xué)參數(shù)；前置器包括差分減法電路，差分減法電路用于處理主探頭線圈的輸出信號(hào)和補(bǔ)償探頭線圈的輸出信號(hào)。其有效地抑制了在高精度磁懸浮系統(tǒng)中電渦流位移傳感器探頭的溫漂問題。
【專利說明】電渦流位移傳感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及傳感器，特別是涉及一種電渦流位移傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]電渦流位移傳感器是基于電渦流效應(yīng)建立的，屬于特殊的電感傳感器。由于探頭的金屬特性，探頭的阻抗會(huì)隨溫度的變化而變化，因此，在探測(cè)金屬體時(shí)容易受到溫度的影響，引起傳感器的溫度漂移問題，從而使得電渦流傳感器的測(cè)量精度降低。
[0003]針對(duì)電渦流位移傳感器的溫漂特性，一般的解決方法包括:1.采用設(shè)置溫度傳感器的方法，實(shí)驗(yàn)得到傳感器輸出電壓與溫度變化的關(guān)系，從而通過軟件或硬件的方法對(duì)傳感器探頭溫漂進(jìn)行補(bǔ)償。2.探頭線圈采用溫漂漂移系數(shù)小的材料，從而來減少傳感器探頭的溫漂。雖然這些方法能夠起到一定的抑制溫漂的效果，但是在一些高精度的磁懸浮系統(tǒng)中，仍然不能夠滿足要求。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]基于此，有必要針對(duì)在高精度磁懸浮系統(tǒng)中工作的電渦流位移傳感器的溫漂問題，提供一種有效降低溫漂的電渦流位移傳感器。
[0005]為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的提供的一種電渦流位移傳感器，包括探頭和前置器，所述探頭與所述前置器電連接，所述探頭包括主探頭線圈和金屬外殼，所述主探頭線圈位于所述金屬外殼圍成的空腔內(nèi)，用于感測(cè)被測(cè)金屬體的位移變化，所述探頭還包括補(bǔ)償探頭線圈、金屬擋板和屏蔽金屬體，所述屏蔽金屬體位于所述補(bǔ)償探頭線圈和所述主探頭線圈之間；所述補(bǔ)償探頭線圈位于由所述金屬外殼、屏蔽金屬體以及金屬擋板形成的封閉空間內(nèi)，與所述金屬擋板的相對(duì)位置固定；
[0006]所述補(bǔ)償探頭線圈和所述主探頭線圈采用相同的材料和繞制方式，并且具有相同的電學(xué)參數(shù)；
[0007]所述前置器包括差分減法電路，所述差分減法電路用于處理所述主探頭線圈的輸出信號(hào)和所述補(bǔ)償探頭線圈的輸出信號(hào)。
[0008]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述屏蔽金屬體的材料為高效導(dǎo)熱材料。
[0009]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述主探頭線圈與所述金屬外殼、所述屏蔽金屬體之間的空隙采用高溫絕緣膠填充。
[0010]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述補(bǔ)償探頭線圈與所述金屬外殼、所述屏蔽金屬體以及所述金屬擋板之間的空隙采用高溫絕緣膠填充。
[0011]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述前置器還包括激勵(lì)發(fā)生電路、主振蕩電路、補(bǔ)償振蕩電路、第一檢波濾波放大電路以及第二檢波濾波放大電路；
[0012]所述激勵(lì)發(fā)生電路分別與所述主振蕩電路的輸入端和補(bǔ)償振蕩電路的輸入端電連接；
[0013]所述主振蕩電路的輸出端與所述第一檢波濾波放大電路的輸入端電連接，所述補(bǔ)償振蕩電路的輸出端與所述第二檢波濾波放大電路的輸入端電連接；
[0014]所述第一檢波濾波放大電路的輸出端以及第二檢波濾波放大電路的輸出端均與所述差分減法電路的輸入端連接。
[0015]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述激勵(lì)發(fā)生電路用于產(chǎn)生激勵(lì)信號(hào)，所述激勵(lì)信號(hào)為正弦波。
[0016]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述主振蕩電路包括第一電容器，所述第一電容器與所述主探頭線圈并聯(lián)。
[0017]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述補(bǔ)償振蕩電路包括第二電容器，所述第二電容器與所述補(bǔ)償探頭線圈并聯(lián)。
[0018]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一電容器和所述第二電容器均為可調(diào)電容器。
[0019]本實(shí)用新型公開的一種電渦流位移傳感器，通過在探頭增設(shè)一金屬擋板及用于感測(cè)金屬擋板位移變化的補(bǔ)償探頭線圈，在保證補(bǔ)償探頭線圈與金屬擋板之間的距離一定時(shí)，采用前置器中的差分減法電路對(duì)補(bǔ)償探頭線圈所感測(cè)到的金屬擋板位移變化的交變信號(hào)和主探頭線圈所感測(cè)到的被測(cè)金屬體位移變化的交變信號(hào)進(jìn)行減法處理，由于補(bǔ)償探頭線圈和主探頭線圈采用相同的材料和繞制方式，并且具有相同的電學(xué)參數(shù)，因而經(jīng)差分減法電路處理后的交變信號(hào)排除了溫度對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，只包含主探頭線圈與被測(cè)金屬體位移變化參數(shù)的交變信號(hào)，從而有效地減小了測(cè)量過程中的誤差，更好地抑制了在高精度磁懸浮系統(tǒng)中電渦流位移傳感器探頭的溫漂問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本實(shí)用新型電渦流位移傳感器探頭一具體實(shí)施例示意圖；
[0021]圖2為本實(shí)用新型電渦流位移傳感器的前置器電路示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]為使本實(shí)用新型更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例及附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0023]參見圖1和圖2，為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的提供的一種電渦流位移傳感器，包括探頭100和前置器200，探頭100與前置器200連接，探頭100包括主探頭線圈110和金屬外殼120，主探頭線圈110位于所述金屬外殼120圍成的空腔內(nèi)，用于感測(cè)被測(cè)金屬體300的位移變化，探頭100還包括補(bǔ)償探頭線圈130、金屬擋板140和屏蔽金屬體150，屏蔽金屬體150位于補(bǔ)償探頭線圈130和主探頭線圈110之間；補(bǔ)償探頭線圈130位于由金屬外殼120、屏蔽金屬體150以及金屬擋板140形成的封閉空間內(nèi)，與金屬擋板140的相對(duì)位置固定；
[0024]補(bǔ)償探頭線圈130和主探頭線圈110采用相同的材料和繞制方式，并且具有相同的電學(xué)參數(shù)；
[0025]前置器200包括差分減法電路，差分減法電路用于處理主探頭線圈110的輸出信號(hào)和補(bǔ)償探頭線圈130的輸出信號(hào)。
[0026]電渦流位移傳感器所采用的是感應(yīng)電渦流的原理，主探頭線圈110有效阻抗的變化主要和被測(cè)金屬體300的磁導(dǎo)率、電導(dǎo)率、主探頭線圈110的幾何尺寸，幾何形狀、圈數(shù)、以及主探頭線圈110與被測(cè)金屬體300之間的垂直距離S2有關(guān)，當(dāng)主探頭線圈110的材料、繞制方式及被測(cè)金屬體300確定時(shí)，主探頭線圈110有效阻抗的變化則只和主探頭線圈110與被測(cè)金屬體300之間的垂直距離S2有關(guān)，但是由于電渦流位移傳感器很容易受到溫度T的影響，因此，實(shí)際中，主探頭線圈110的有效阻抗則為溫度T和垂直距離S2的雙值函數(shù)關(guān)系；同理，補(bǔ)償探頭線圈130的有效阻抗則與溫度T和補(bǔ)償探頭線圈130與金屬擋板140之間的垂直距離SI相關(guān)，又因?yàn)樵摯怪本嚯xSI固定，所以，補(bǔ)償探頭線圈130有效阻抗的變化主要與溫度T相關(guān)。
[0027]因此，將主探頭線圈110有效阻抗的變化與補(bǔ)償探頭線圈130有效阻抗的變化通過前置器200中的差分減法電路進(jìn)行減法處理，即可得到主探頭線圈110所輸出的信號(hào)隨主探頭線圈110與被測(cè)金屬體300之間的垂直距離SI的變化關(guān)系，采用該方法所得到的結(jié)果精確度更高，誤差更小，因而有效地抑制了在高精度磁懸浮系統(tǒng)中，溫度對(duì)電渦流位移傳感器輸出信號(hào)的影響，克服了電渦流位移傳感器探頭的溫漂問題。
[0028]較佳地，作為本實(shí)用新型的一種可實(shí)施方式，用于隔離主探頭線圈110和補(bǔ)償探頭線圈130的屏蔽金屬體150的材料為高效導(dǎo)熱材料，這就使得主探頭線圈110的周圍環(huán)境溫度與補(bǔ)償探頭線圈130的周圍環(huán)境溫度保持一致。從而使得主探頭線圈110中影響其有效阻抗的溫度參數(shù)與補(bǔ)償探頭線圈130中影響補(bǔ)償探頭線圈130有效阻抗的溫度參數(shù)相同或相近。
[0029]較佳地，主探頭線圈110與金屬外殼120、屏蔽金屬體150之間的空隙采用高溫絕緣膠填充，有效的將主探頭線圈110固定住，防止在測(cè)試過程中操作不當(dāng)導(dǎo)致主探頭線圈110位置發(fā)生變化，保證了測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。
[0030]較佳地，補(bǔ)償探頭線圈130與金屬外殼120、屏蔽金屬體150以及金屬擋板140之間的空隙采用高溫絕緣膠填充，有效地將補(bǔ)償探頭線圈130固定在金屬外殼120、屏蔽金屬體150以及金屬擋板140所圍成的封閉空間內(nèi)，同時(shí)，還有效的避免了周圍環(huán)境對(duì)補(bǔ)償探頭線圈120產(chǎn)生干擾，保證了測(cè)量結(jié)果的精確性。
[0031]參見圖2，由于采用前述電渦流位移傳感器克服探頭溫漂問題，需要將主探頭線圈110輸出的信號(hào)和補(bǔ)償探頭線圈130輸出的信號(hào)進(jìn)行減法處理，因此該前置器，包括差分減法電路，該差分減法電路用于處理電渦流位移傳感器探頭100的輸出信號(hào)。
[0032]作為本實(shí)用新型的一種可實(shí)施方式，電渦流位移傳感器探頭100的輸出信號(hào)包括主探頭線圈110的輸出信號(hào)和補(bǔ)償探頭線圈130的輸出信號(hào)。通過該差分減法電路對(duì)主探頭線圈110的輸出信號(hào)和補(bǔ)償探頭線圈130的輸出信號(hào)進(jìn)行減法處理，從而消除了溫度T對(duì)主探頭線圈110輸出信號(hào)的影響，輸出只包含被測(cè)金屬體位移變化參數(shù)的交變信號(hào)，步驟簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。
[0033]較佳地，前置器還包括激勵(lì)發(fā)生電路、主振蕩電路、補(bǔ)償振蕩電路、第一檢波濾波放大電路以及第二檢波濾波放大電路；
[0034]激勵(lì)發(fā)生電路分別與主振蕩電路的輸入端和補(bǔ)償振蕩電路的輸入端電連接；
[0035]主振蕩電路的輸出端與第一檢波濾波放大電路的輸入端電連接，補(bǔ)償振蕩電路的輸出端與第二檢波濾波放大電路的輸入端電連接；
[0036]第一檢波濾波放大電路的輸出端以及第二檢波濾波放大電路的輸出端均與差分減法電路的輸入端電連接。
[0037]激勵(lì)發(fā)生電路產(chǎn)生激勵(lì)信號(hào)，并將激勵(lì)信號(hào)輸入到主振蕩電路及補(bǔ)償振蕩電路，主振蕩電路及補(bǔ)償振蕩電路在激勵(lì)信號(hào)的作用下，分別產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，所產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)分別與被測(cè)金屬體300和金屬擋板140感應(yīng)，產(chǎn)生交變信號(hào)，主振蕩電路及補(bǔ)償振蕩電路將產(chǎn)生的交變信號(hào)分別輸送給第一檢波濾波放大電路和第二檢波濾波放大電路，經(jīng)檢波、濾波及放大處理后，同時(shí)輸送給差分減法電路進(jìn)行減法處理，從而得到無干擾量的交變信號(hào)。
[0038]值的說明的是，激勵(lì)發(fā)生電路所產(chǎn)生的激勵(lì)信號(hào)為正弦波。
[0039]主振蕩電路包括第一電容器Cz，第一電容器Cz與主探頭線圈(Lz)110并聯(lián)，因此，主振蕩電路產(chǎn)生的交變信號(hào)的振幅Uz與主探頭線圈(Lz)IlO的有效阻抗成正比，進(jìn)而經(jīng)第一檢波濾波放大電路處理后的交變信號(hào)的振幅Uzo只包含垂直距離S2和溫度T兩個(gè)變量。
[0040]其中，需要說明的是主探頭線圈110與圖2中的Lz為同一部件。
[0041]補(bǔ)償振蕩電路包括第二電容器Cb，第二電容器Cb與補(bǔ)償探頭線圈(Lb)140并聯(lián)，因而，補(bǔ)償振蕩電路產(chǎn)生的交變信號(hào)的振幅Ub與補(bǔ)償探頭線圈140的有效阻抗成正比，進(jìn)而經(jīng)第二檢波濾波放大電路處理后的交變信號(hào)的振幅Ubo只包含溫度T變量。
[0042]其中，需要說明的是補(bǔ)償探頭線圈140與圖2中的Lb為同一部件。
[0043]較佳地，第一電容器Cz和第二電容器Cb均為可調(diào)電容器，因此，可通過調(diào)節(jié)第一電容器Cz和第二電容器Cb的大小來分別改變主振蕩電路及補(bǔ)償振蕩電路的振蕩頻率。
[0044]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本實(shí)用新型的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本實(shí)用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種電渦流位移傳感器，包括探頭和前置器，所述探頭與所述前置器電連接，所述探頭包括主探頭線圈和金屬外殼，所述主探頭線圈位于所述金屬外殼圍成的空腔內(nèi)，用于感測(cè)被測(cè)金屬體的位移變化，其特征在于: 所述探頭還包括補(bǔ)償探頭線圈、金屬擋板和屏蔽金屬體，所述屏蔽金屬體位于所述補(bǔ)償探頭線圈和所述主探頭線圈之間；所述補(bǔ)償探頭線圈位于由所述金屬外殼、屏蔽金屬體以及金屬擋板形成的封閉空間內(nèi)，與所述金屬擋板的相對(duì)位置固定； 所述補(bǔ)償探頭線圈和所述主探頭線圈采用相同的材料和繞制方式，并且具有相同的電學(xué)參數(shù)； 所述前置器包括差分減法電路，所述差分減法電路用于處理所述主探頭線圈的輸出信號(hào)和所述補(bǔ)償探頭線圈的輸出信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電渦流位移傳感器，其特征在于，所述屏蔽金屬體的材料為高效導(dǎo)熱材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電渦流位移傳感器，其特征在于，所述主探頭線圈與所述金屬外殼、所述屏蔽金屬體之間的空隙采用高溫絕緣膠填充。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電渦流位移傳感器，其特征在于，所述補(bǔ)償探頭線圈與所述金屬外殼、所述屏蔽金屬體以及所述金屬擋板之間的空隙采用高溫絕緣膠填充。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電渦流位移傳感器，其特征在于，所述前置器還包括激勵(lì)發(fā)生電路、主振蕩電路、補(bǔ)償振蕩電路、第一檢波濾波放大電路以及第二檢波濾波放大電路； 所述激勵(lì)發(fā)生電路分別與所述主振蕩電路的輸入端和補(bǔ)償振蕩電路的輸入端電連接; 所述主振蕩電路的輸出端與所述第一檢波濾波放大電路的輸入端電連接，所述補(bǔ)償振蕩電路的輸出端與所述第二檢波濾波放大電路的輸入端電連接； 所述第一檢波濾波放大電路的輸出端以及第二檢波濾波放大電路的輸出端均與所述差分減法電路的輸入端電連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電渦流位移傳感器，其特征在于，所述激勵(lì)發(fā)生電路用于產(chǎn)生激勵(lì)信號(hào)，所述激勵(lì)信號(hào)為正弦波。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電渦流位移傳感器，其特征在于，所述主振蕩電路包括第一電容器，所述第一電容器與所述主探頭線圈并聯(lián)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電渦流位移傳感器，其特征在于，所述補(bǔ)償振蕩電路包括第二電容器，所述第二電容器與所述補(bǔ)償探頭線圈并聯(lián)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的電渦流位移傳感器，其特征在于，所述第一電容器和所述第二電容器均為可調(diào)電容器。
【文檔編號(hào)】G01B7/02GK203489834SQ201320598884
【公開日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月26日
【發(fā)明者】黃輝, 胡余生, 陳東鎖, 牛高產(chǎn), 賀永玲, 郭偉林 申請(qǐng)人:珠海格力節(jié)能環(huán)保制冷技術(shù)研究中心有限公司