[发明专利]一种接近传感器电感量解算方法

权利要求书

1.一种接近传感器电感量解算方法，其特征在于：通过激励波形模块产生幅度和频率可调的数字波形，经过线圈激励电路驱动后，送至接近传感器；接近传感器的电反馈信号经过检测采样后，以数字方式反馈到解算算法；经解算算法直接分离线圈的电阻和电感参数；主芯片FPGA通过SPI总线控制DAC产生正弦波激励信号，经驱动放大器和限流电阻去激 励接近传感器线圈； FPGA控制CMOS开关导通将电感的电压和电流分离，并送入滤波放大器然后经过ADC采 集转换电压和电流，通过SPI信号发生至FPGA； FPGA根据采集的电压、电流和算法计算出电感的阻抗，根据阻抗Z=2πfL，计算出此时的 电感值L； FPGA控制CMOS开关接通标准电阻，由于标准电阻的阻抗是已知的，通过对阻抗运算可 得算法逻辑、DAC、缓冲放大器、差分放大、ADC回路的工作正确性； FPGA按照内部程序对接近传感器电感参数、接近传感器电阻参数、模块激励电路、模块 信号采集电路、逻辑通道回答进行自检；如果出现问题通过Modbus总线上报给主机；所述CMOS开关导通将 电感的电压和电流分离，并送入滤波放大器然后经过ADC采集转换电压和电流设置为多路 切换电路；所述多路切换电路结构为：接近传感器的一端直接与第二滤波放大器相电连接； 同时接近传感器的一端依次经IV转换和第一滤波放大器与电流采样ADC相电连接；同时接 近传感器的一端依次经标准电阻和第一精密电阻与MUX2路切换开关的一路相电连接；接近 传感器的另一端经第二精密电阻后与MUX2路切换开关的另一路相电连接；同时接近传感器 的另一端依次经MUX2选1选择器的一路和第二滤波放大器后与电压采样ADC相电连接；所述 MUX2选1选择器的另一路与前述标准电阻的输出端相电连接。

2.根据权利要求1所述接近传感器电感量解算方法，其特征在于：所述DAC产生正弦波激励信号的过程为：采用DAC通过查表的方式输出需要的波形，通过FPGA定时向DAC转化器发送转换数据，实现不同的幅值和频率的输出；激励波形的目的是产生幅度和频率可变的正弦波激励信号，降低接近传感器串接电缆长度的分布电容带来测量精度的影响，激励选择低频正弦波信号，可以降低分布电容带来的干扰。

3.根据权利要求2所述接近传感器电感量解算方法，其特征在于：所述正弦波激励信号的激励频率范围为100Hz-10KHz；正弦波幅度为2Vrms有效值；载噪比不低于60dB。

4.根据权利要求1或2所述接近传感器电感量解算方法，其特征在于：所述正弦波激励信号在驱动接近传感器的线路中串联设置有限流电阻，降低传感器线路中的电流，保证后级电路不受大电流影响。

5.根据权利要求4所述接近传感器电感量解算方法，其特征在于：所述接近传感器电感量解算方法的具体流程如下：

第一步，FPGA通过DAC产生低频正玄波信号对传感器线圈进行激励，控制CMOS开关切换到电压模块，将电感线圈两端的电压通过滤波放大之后送入ADC进行采样，FPGA经过SPI总线获取到转换结果Ux；

第二步，FPGA通过DAC产生低频正玄波信号对传感器线圈进行激励，控制CMOS开关切换到IV转换模块，将精密电阻两端的电压通过滤波放大之后送入ADC进行采样，FPGA经过SPI总线获取到转换结果Us；

第三步，FPGA通过Sin、Cos、数字滤波、矢量除法运算和公式Z=2πfL，计算出线圈的阻抗和电感值。