[发明专利]一种基于幅相检测技术的双螺旋线管差动式电感传感器

说明书

本发明属于电感传感器领域，并具体公开了一种基于幅相检测技术的双螺旋线管差动式电感传感器。该传感器包括传感装置和电路装置，其中：传感装置中初级线圈用于耦合次级差动线圈，次级差动线圈用于输出差动模拟信号；电路装置中高频信号发生模块用于为初级线圈提供激励信号，并为信号比较模块提供基准信号；信号比较模块根据基准信号获得参考模拟信号，并获得幅值比信号和相位差信号；其经过信号放大与采集模块放大，并采集成数字信号送入最小系统模块；最小系统模块作为数据处理端，通过数字信号获得位置变化情况并进行输出，以此完成位移测量工作。本发明能够增大双螺旋线管差动式电感传感器的量程比，提高其零点位置的检测精度、分辨率。

技术领域

本发明属于电感传感器领域，更具体地，涉及一种基于幅相检测的技术的双螺旋线管差动式电感传感器。

背景技术

线性位置传感器是一种用于测量线性位移的传感器，主要用于机械加工、轮廓检测等工业领域。常用的线性位置传感器根据运动方式分类包括直线位移传感器和角度位移传感器，根据材质分类包括霍耳式位移传感器、电位器式位移传感器、光电式位移传感器。

电感式传感器主要利用电磁感应将位移转换为电感量的变化输出，再通过测量转换电路，将电感量的变化转换为电压或者电流的变化，来实现位移的测量。目前应用广泛的是双螺线管差动式电感传感器，但是因其存在量程比(有效量程与传感器长度比值)较小，零点位置测量精度不高(残余电压的存在导致)等缺陷，限制了其发展和应用。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于幅相检测技术的双螺旋线管差动式电感传感器，其中结合双螺旋线差动式电感传感器自身的特征，相应设计了传感装置和电路装置，并将幅值检测法和相位检测法相结合，可有效提高零点位置的检测精度和分辨率。

为实现上述目的，提出了一种基于幅相检测技术的双螺旋线管差动式电感传感器，其包括传感装置和电路装置，其中：

所述传感装置包括初级线圈和次级差动线圈，所述初级线圈用于耦合所述次级差动线圈，所述次级差动线圈用于输出与位置相关的差动模拟信号；

所述电路装置包括高频信号发生模块、信号比较模块、信号放大与采集模块、最小系统模块以及为上述模块提供电源的电源模块，所述高频信号发生模块用于为所述初级线圈提供激励信号，并为所述信号比较模块提供基准信号；所述信号比较模块根据所述基准信号获得参考模拟信号，并将所述差动模拟信号与参考模拟信号进行比较，获得幅值比信号和相位差信号；所述信号放大与采集模块用于将所述信号比较模块输出的幅值比信号和相位差信号进行放大，并采集成数字信号送入所述最小系统模块；所述最小系统模块作为数据处理端，利用所述数字信号获得位置变化情况并进行输出，以此基于幅相检测法完成位移测量工作。

作为进一步优选的，所述高频信号发生模块利用频率合成芯片产生高频正弦波，并经过运算放大芯片进行同相比例放大，最终经过滤波电容输出到所述初级线圈和信号比较模块。

作为进一步优选的，所述信号比较模块包括移相器、同比例放大器和相敏检波电路，其中所述移相器用于根据所述高频信号发生模块提供的基准信号获得所述参考模拟信号；所述同比例放大器用于将所述差动模拟信号进行放大；所述相敏检波电路用于对放大后的所述参考模拟信号和差动模拟信号进行比较，获得幅值比和相位差，并将其进行编码获得幅值比信号和相位差信号。

作为进一步优选的，所述移相器和同比例放大器分别由运算放大芯片构成，所述相敏检波电路由相敏检波芯片构成。

作为进一步优选的，所述信号比较模块将所述幅值比和相位差编码至0～1.8V。

作为进一步优选的，所述电源模块包括第一电源和第二电源，所述第一电源为所述信号放大与采集模块提供基准电压源，所述第二电源为所述电路装置提供电源。