[其他]谐振电桥传感器

说明书

本实用新型涉及了一种谐振电桥传感器。它适用于检测金属物表面覆盖的非金属层厚度。

现有的用于同样目的的传感器，是采用振荡器激励谐振线圈工作的。如联帮德国专利（专利号2943504）的传感器，它用于检测涂漆车身的覆盖层厚度。传感器的探头接触探测表面，就能探知金属板至探头之间的距离，即漆层厚度。其原理是：本来处于谐振状态的振幅由于厚度的差异引起不同的变化，变化程度反映漆层的均匀度。这种形式的传感器易受空间电磁场和环境温度的影响，使得检测灵敏度受到限制。

本实用新型的任务是提供一种测试精度高，抗干扰能力强的测试装置。

本实用新型的任务是以下的方式完成的：

谐振电桥传感器是由电容器C₁、C₂和电感器L₁、L₂组成。电桥内参数的微小变化将引起电桥输出的电压V₀变化。决定谐振回路的品质因数Q₁和Q₂与作用距离有关，当传感器检测面选在线圈L₁端面上时，金属至电感器L₁的距离小于电感L₂的距离，结果Q₁值下降高于Q₂值，电桥的平衡被破坏，电桥输出V₀不再是零从而达到了检测的目的，实现了本实用新型的任务。

本实用新型的特点：由于电桥的对称性可消除空间电磁场的干扰，因而测量结果可达到精确、可靠。抗干扰能力强，结构简单，耗电少。

以下结合附图作进一步说明：

图1是传感器原理图。图2是传感器的内部结构图。

参照图1，电容器C₁电感器L₁组成第一串联谐振回路，电容器C₂电感器L₂组成第二串联谐振回路。由这两个串联谐振回路组成谐振电桥。其激励电压Vi从电容器C₁、C₂连接点A和电感器L₁、L₂连接点B输入，其输出电压V₀从第一串联谐振回路连接点C和第二串联谐振回路连接点D引出。在AB上加桥压V_f，电桥平衡时CD端输出电压V₀为零或接近零。

当金属靠近传感器探测面时，由于金属的锅流损耗或者说由于金属对谐振回路的阻尼，谐振回路的品质因数Q值下降，谐振电压减少，变化量△V取决于金属的面积或直径、材料成份和金属探头探测面的距离，当金属尺寸和种类一定时，测量结果仅与探测距离即介质厚度有关。金属离探头越近，电桥输出越大。

当探测面选在L₁端面上时，电容器C₂电感器L₂便成为补偿桥臂，由于补偿桥臂的作用，传感器因而获得温度补偿和抗干扰能力，这是本实用新型区别于已有技术和获得一系列优点的根本原因。

电感器电容器参数选择适当时使谐振回路的Q值较高。这些参数的微小变化将引起电桥输出较大电压，检测灵敏度较高时，电容器C₁、C₂和电感器L₁、L₂温度特性的一致性显得特别重要，只有一致性得到满足时电桥在非测量状态下才能保持平衡，从而达到本实用新型的目的。

附图2是谐振电桥传感器内部结构图。A和B为罐形磁芯，C为屏蔽盒，罐形磁芯内有电感线圈L₁和L₂，电容器C₁和C₂固定在罐形磁芯旁边，屏蔽盒用非铁磁材料制成。

为了便于与放大器连接，特别是灵敏度设计较高时，采用耦合变压器T，变压器T由初级线圈L₃、次级线圈L₄和磁路闭合的罐形磁芯组成。信号源产生交流电压加在初级线圈L₃上，耦合到次级线圈L₄然后加在电桥AB点。