[发明专利]一种基于温度在线测量的高温电涡流位移传感器温度补偿方法及传感装置

说明书

技术领域

本发明属于电涡流位移测量技术领域，具体涉及一种基于温度在线测量的高温电涡流位移传感器温度补偿方法及传感装置。

背景技术

电涡流位移传感器由于具有非接触、测量范围大、灵敏度高、结构简单、不受非金属材料影响等众多优点，在检测领域得到了广泛的应用。电涡流位移传感器通过探头线圈与被测材料间的电磁耦合，将探头线圈与被测材料间的位移信号转变为电信号进行输出。一般由探头、高频电缆和前置器组成，也可以把这三部分集成在探头的壳体内形成一体化的结构。

普通的电涡流位移传感器的探头是由一个扁平的线圈和固定线圈的非金属骨架组成。由于线圈和骨架通常采用普通的材料，如果传感器探头的环境温度变化不大，传感器的输出受温度的影响就比较小，传感器的输出能够准确地反映被测位移的大小。普通电涡流传感器所能够工作的最高温度一般都在180℃以下，不同产品，其最高工作温度存在一定的差异。当传感器的环境温度超出传感器的正常工作温度后，传感器探头的材料不仅不能够承受高温的作用，而且高温环境会使传感器的电阻、电感以及几何尺寸发生明显的变化，电涡流位移传感器的输出不能够准确地反映被测位移的大小。

温度对传感器输出的影响，一般称之为温漂；为了减小电涡流位移传感器的温漂，提高传感器的温度工作范围，目前采用的方法主要有三种：其一是在传感器的头部采用一些技术措施来减小环境温度对传感器电气参数的影响，如用多股辫线或用低温度系数的导线绕制线圈；其二是对传感器的线圈进行补偿减小环境温度对线圈输出特性的影响，如采用无感补偿线圈、具有温漂抑制功能的新型探头、用负温度系数电阻对线圈温度进行补偿等；其三是在前置器中引入补偿校正电路。第一种方法的效果有限，第二种方法虽然能够取得较好的效果但结构复杂实现起来比较困难，第三种方法虽然能够取得较好效果，但目前所提出的技术方案并不多。

发明内容

针对现有技术所存在的上述技术问题，本发明提供了一种基于温度在线测量的高温电涡流位移传感器温度补偿方法及传感装置，能够抑制环境温度对高温电涡流位移传感器输出特性的影响。

一种基于温度在线测量的高温电涡流位移传感器温度补偿方法，根据不同环境温度条件下高温电涡流位移传感器的位移-电压特性曲线，通过检测高温电涡流位移传感器的环境温度，进而根据传感器的环境温度对传感器在线性工作范围内的灵敏度以及在线性工作范围内任一参考点处的温漂偏置进行综合补偿，使得高温电涡流位移传感器在线性工作范围内的输出不受环境温度的影响。

所述的高温电涡流传感器温度补偿方法的具体实现过程如下：

首先，在不同环境温度条件下，测量高温电涡流位移传感器的位移-电压特性曲线，进而确定出不同环境温度下高温电涡流位移传感器在线性工作范围内的灵敏度(即位移-电压特性曲线在线性工作范围内的斜率)以及在线性工作范围内任一参考点处的温漂偏置量(即同一参考位移条件下不同温度时的输出)；

然后，根据不同环境温度与高温电涡流位移传感器灵敏度的对应关系，对当前环境温度状态下传感器在线性工作范围内的位移-电压特性曲线进行灵敏度补偿；根据不同环境温度与高温电涡流位移传感器线性工作范围内参考点处温漂偏置量的对应关系，对当前环境温度状态下传感器的位移-电压特性曲线进行偏置补偿；

最后，使传感器经灵敏度补偿后输出的电压信号与经偏置补偿后输出的电压信号相叠加，叠加后的信号即为当前被测导体不受传感器环境温度影响的位移信息。

一种基于温度在线测量的高温电涡流位移传感装置，包括高温电涡流位移传感器、温度传感器和前置器；其中：

所述的高温电涡流位移传感器与前置器相连，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阻抗信号；

所述的温度传感器与前置器相连，其用于检测高温电涡流位移传感器的环境温度以向前置器输出温度信号；

所述的前置器用于将高温电涡流位移传感器的阻抗信号转换为包含位移信息的电压信号，同时利用温度信号对所述的电压信号分别进行灵敏度自动校正和偏置自动校正，使灵敏度校正后的电压信号与偏置校正后的电压信号相叠加，进而对叠加后的信号进行电压转换后输出。

优选地，所述的温度传感器设置于高温电涡流位移传感器内部，高温电涡流位移传感器和温度传感器通过高温同轴电缆与前置器连接；这样可以使高温电涡流位移传感器和温度传感器安装在一起，结构紧凑，减少装置体积。