[发明专利]一种具有非线性校正功能的电涡流位移传感器电路

说明书

本发明一种具有非线性校正功能的电涡流位移传感器电路，包括频率源、激励源、励磁线圈、校正电路、放大电路、解调电路、滤波电路，其中，频率源产生一路频率信号P1送至激励源电路，同时产生另一路频率信号P2送至解调电路；激励源电路，根据频率信号P1产生频率f、幅值固定的交流电压施加到励磁线圈；励磁线圈，安装在电涡流位移传感器的探头上，位移发生变化时其阻抗也随之变化；校正电路与励磁线圈共同作用下，励磁线圈阻抗转化为交流电压信号；放大电路对交流电压信号进行放大；解调电路根据频率信号P2的频率f和相位θ对交流信号进行解调；滤波电路将解调后的电压信号进行低通滤波，从而获得直流检测电压，该电压与探头位移成线性关系，解决电涡流位移传感器输出非线性问题。

技术领域

本发明涉及一种具有非线性校正功能的电涡流位移传感器电路，属于电涡流位移传感器技术领域。

背景技术

电涡流位移传感器是一种非接触式位移测量装置，一般由探头和信号检测电路组成。探头上的励磁线圈靠近被测物体(导体)时将产生电涡流，电涡流会引起励磁线圈阻抗变化，通过检测电路测量线圈的阻抗即可获得被测物体与线圈之间的距离信息。位移与线圈阻抗之间的关系是高度非线性的，这是影响传感器测量精度的关键因素，目前常用软件或硬件方法进行补偿以提高线性度。

现有技术中根据传感器位移电压测量数据，通过模拟电路实现了相关函数运算功能，对传感器进行了非线性补偿电路设计。这些硬件补偿方法大大增加了检测电路复杂性，并且需要对每个传感器的特性进行标定确定补偿参数，限制了其应用范围。现有技术中也有利用二极管电流与电压特性进行校正的方法，具有电路简单的特点，但对二极管的参数具有严格要求，补偿效果仅能达到5％左右，现有技术也提出了通过改变振荡频率进行线性补偿电路，但对探头内温差变化的影响进行补偿。另外现有技术提出了通过软件进行非线性补偿的方法，这些方法都需要专门的模数转换电路以及数字信号处理器，大大增加了系统复杂性，并且会降低传感器动态响应特性。

针对上述所有问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种具有非线性校正功能的电涡流位移传感器电路，通过简洁的办法解决电涡流位移传感器输出非线性问题。

本发明的技术解决方案是：一种具有非线性校正功能的电涡流位移传感器电路，包括频率源、激励源、励磁线圈、校正电路、放大电路、解调电路、滤波电路，其中

激励源电路，根据频率信号P1产生频率f、幅值固定的交流电压施加到励磁线圈；

励磁线圈，安装在电涡流位移传感器的探头上且与被测导体平行，探头在沿被测导体法线方向的位移X发生变化时励磁线圈的电感量也随之变化；电涡流位移传感器的量程为Xmin～Xmax；

校正电路将励磁线圈阻抗转化为交流电压信号V1输出；

放大电路对交流电压信号V1进行放大输出；

解调电路根据频率信号P2的频率f和相位θ对放大电路输出的电压信号进行解调；

滤波电路将解调后的电压信号进行低通滤波，从而获得直流检测电压Vo，通过选择电容C和电阻R的大小，并调节相位θ可以提高Vo与探头位移x之间的线性度。

优选的，所述校正电路由一个电阻R和一个电容C组成，其中

优选的，电容C与励磁线圈L并联，并联后一端G连接激励源，另一端连接电阻R；电阻R与L、C并联后的电路串联，电阻R另一端连接激励源Vs的另一端；校正电路输出为交流电压信号V1；

优选的，通过选择电容C和电阻R的大小，并调节相位θ，可以提高Vo与探头位移x之间的线性度。

校正电路由一个电阻R和一个电容C组成，具体要求为：