[发明专利]一种可同时测量金属工件位移及厚度的涡流传感器及方法

说明书

本发明属于信息测量相关技术领域，其公开了一种可同时测量金属工件位移及厚度的涡流传感器，包括主控组件、闭环电流放大器及探头，所述闭环电流放大器电性连接所述主控组件及所述探头，所述主控组件用于产生激励信号，所述激励信号包括高频信号及低频信号，或者低频信号及高频信号中的任一种；所述探头包括探头壳体、收容于所述探头壳体内的激励线圈、及设置于所述激励线圈下方的磁传感器，所述激励线圈电性连接于所述闭环电流放大器；所述磁传感器用于同时感测所述激励线圈产生的磁场及电涡流产生的磁场。本发明还涉及同时测量金属工件位移及厚度的方法。本发明通过特定的激励信号来同时测量位移及厚度，简单易实施，灵活性较高，应用范围较广。

技术领域

本发明属于信息测量相关技术领域，更具体地，涉及一种可同时测量金属工件位移及厚度的涡流传感器及方法。

背景技术

金属工件厚度的测量是工业生产制造过程中需要经常面对的问题，例如冶金行业的板带加工中对板材的厚度测量或者检验，化工生产设备中的受腐蚀的管道厚度监测，机械加工零件的非拆卸在线厚度测量，汽车、手机等金属壳体的厚度测量等等。

目前，市场上的测厚方法可分为三类，其一是利用千分尺等双面夹持设备进行测量，这种方法需要与金属两侧同时接触；其二是通过激光传感器等位移测量设备，通过测量金属两侧距离来进行厚度测量；其三是通过超声波测厚仪来进行单面接触式厚度测量。这些方法要么需要测量元件安装于金属两侧，要么需要测量元件与金属接触，然而在很多场合中，被测工件处于运动、遮挡或者高温状态，导致测量元件与被测元件不能够进行接触，测量无法正常进行，灵活性较低，限制了使用范围。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种可同时测量金属工件位移及厚度的涡流传感器及方法，其基于现有测厚方法的工作特点，针对可同时测量金属工件位移及厚度的涡流传感器及方法进行了研究及设计。所述涡流传感器的主控组件可以产生同时包含高频信号及低频信号的激励信号、以及包含高频信号或者低频信号的激励信号，特定的激励信号可以产生仅对位移敏感的及同时对位移及厚度均敏感的电涡流，通过测量电涡流产生的磁场信息进行位移及厚度的解耦测量，简单易实施，且可实现目标测量。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种可同时测量金属工件位移及厚度的涡流传感器，所述涡流传感器包括主控组件、闭环电流放大器及探头，所述闭环电流放大器电性连接所述主控组件及所述探头，其特征在于：

所述主控组件用于产生激励信号，并将所述激励信号传输给所述闭环电流放大器，所述激励信号包括高频信号及低频信号，或者低频信号及高频信号中的任一种；所述闭环电流放大器用于将接收到的激励信号线性转换为驱动电流，并将所述驱动电流传输给所述探头；

所述探头包括探头壳体、依次叠加于所述探头壳体内的信号放大模块及激励线圈、以及设置于所述激励线圈下方的磁传感器，所述激励线圈电性连接于所述闭环电流放大器，其用于在所述驱动电流的作用下产生变化磁场，所述变化磁场在待测量的金属工件表面及内部感应产生电涡流，所述电涡流在空间感应出磁场；所述磁传感器用于同时感测所述激励线圈产生的磁场及所述电涡流产生的磁场，并将感测到的磁场信号传输给所述信号放大模块，所述信号放大模块将接收到的磁场信号进行放大后传输到所述主控组件。

进一步地，所述磁传感器与所述探头壳体的中心轴间隔预定距离。

进一步地，所述磁传感器的数量为两个，两个所述磁传感器相对于所述探头壳体的中心轴对称设置。

进一步地，所述磁传感器为Z向敏感磁传感器。

进一步地，所述涡流传感器为叠加结构。

按照本发明的另一方面，提供了一种可同时测量金属工件位移及厚度的方法，该方法包括以下步骤：