[发明专利]电涡流调频式距离传感器

说明书

本发明公开了一种电涡流调频式距离传感器，包括三个方面：用于探测距离的电感：使用屏蔽圈、屏蔽罩等特殊结构，使LC振荡器有效频率变化范围由原来的不足10％增加至接近100％，有效减小了各种漂移对测量结果的影响。抗涡流损耗LC振荡器：使用发射极向LC谐振回路注入能量，比起常用的克拉波LC振荡器更容易起振，输出振幅可超过电源电压，大大提高了信噪比，输出阻抗低，可直接驱动数字电路。频率与距离关系曲线矫正方法：使用一个矫正函数对距离与频率关系曲线进行矫正，与查表插补的方法相比，大大减少了取样点数，本方法只需要取3个点，矫正效果与20个点查表插补的方法相当，而且在超出测量范围1倍时仍有较高的准确度，这是查表的方法做不到的。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，特别涉及一种电涡流调频式距离传感器。

背景技术

现有的电涡流调频式距离传感器大多采用克拉波LC振荡器获取调频信号，曲线矫正采用查表与插补的方法。用查表法矫正曲线最大的问题是取样点过多，操作不方便。

克拉波LC振荡器的极限频率变化范围为30％，超过这个限度就会出现起振困难。在实际设计时，频率变化范围一般在10％左右。基于这类LC振荡电路增加电感的灵敏度是没有意义的。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是提供一种电涡流调频式距离传感器，在更大的频率变化范围以及涡流损耗比较严重时仍可正常工作。且用尽可能少的取样点修正频率距离关系曲线。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明的第一方面，用三极管发射极向LC谐振回路注入能量的LC振荡器对抗涡流损耗。LC振荡器的三极管的基极与反馈线圈之间接有一个二极管或基极与集电极短接在一起的三极管，当使用场效应管作为振荡三极管时，这个二极管或起到二极管作用的三极管要用电阻代替。(图1)，这种电路在频率变化范围超过30％时或涡流损耗较大时，仍可以正常工作。该电路可以大大提高电感的灵敏度，以及可以使用便于加工但涡流损耗较大的材料。

根据本发明的另一个方面，有了稳定可靠的LC振荡器，为增加电感灵敏度提供了可靠保证，就可以使用四种磁力线屏蔽结构，将磁力线集中作用于被测量导体以增加电感灵敏度的屏蔽措施：使用四种磁力线屏蔽措施，四种磁力线屏蔽结构措施为：屏蔽圈在磁芯的两极外侧环绕一圈，屏蔽圈靠紧被测金属块方向的平面与磁芯的两极的端面处于同一平面；屏蔽条：在磁芯的两极之间、屏蔽板：在电感的远离被测金属块端切入线圈之间与磁芯接触、屏蔽罩：罩在电感的远离被测金属块端；屏蔽圈与屏蔽条是一体的，屏蔽板与屏蔽罩也是一体的，整体扣在电感远离被测金属块端；将磁力线集中作用于被测金属块的电感。

根据本发明的又一方面，LC振荡器输出信号的频率与被测金属块的距离呈非线性关系，必须予以矫正。通常的方法是取多点保存在一张表中备查，只要取样点足够多，精度是有保证的。但取样点多，操作就不方便，为了方便矫正曲线，本人发明了一个函数，只取3个点就可精确矫正曲线。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：

抗涡流损耗正弦波LC振荡器：稳定可靠抗干扰能力强，可用于复杂电磁环境。

增加屏蔽措施的电感：灵敏度高，可用于精密测量。

三个取样点曲线矫正：实施简便，有利于量产。

附图说明

图1是本发明的抗涡流损耗正弦波LC振荡器电原理图。

图1a:基础电路。

图1b:对三极管的温度漂移进行精确补偿。

图1c:可输出优质正弦波。

图1d:使用场效应管的LC振荡电路。