[实用新型]涡流式金属表面位置检测装置

说明书

本实用新型属物位测量领域，具体涉及利用涡流法检测金属特别是液态金属表面位置的装置。

涡流式金属表面位置检测计为非接触式检测装置，具有测量精度高，可在较恶劣的环境下工作等优点，常用于对钢水液位进行测量。现有的涡流式钢水液位计(冶金自动化Vol.18,No.4,1994年7月和德国专利DE3432987A1)的涡流传感器线圈均采用传统的三段式对称绕制，初级线圈绕在中央，两个完全相同的次级线圈对称地分布在初级线圈两侧，其缺点在于灵敏度随距离的加大而迅速下降，测程限制在0-150mm以内，只能用于液位变化范围小于100mm的测量，当实际的金属液位变化范围较大或有飞溅的液态金属时，传感器灵敏度不够且易被烧坏。

本实用新型的目的是要提供一种灵敏度高和测程范围宽的金属特别是液态金属表面位置检测装置。

本实用新型的目的是这样实现的：金属表面位置检测装置由传感器(1)和信号处理机(2)组成，传感器(1)由初级线圈(1a)、次级线圈(1b)和补偿线圈(1c)组成，线圈骨架包括截面积较大的(1d)和截面积较小的(1e)两个部位；初级线圈(1a)绕在骨架的一个部位，次级线圈(1b)绕在骨架的另一部位，补偿线圈(1c)与初级线圈(1a)和次级线圈(1b)中的一个较紧密地绕制在一起；当补偿线圈(1c)与次级线圈(1b)较紧密地绕在骨架的同一部位时，补偿线圈(1c)与绕在骨架异截面积部位的初级线圈(1a)反向串联，或在补偿线圈(1c)中供给与初级线圈(1a)中的励磁电流方向相反的励磁电流，以此来抵消初级线圈(1a)在次级线圈(1b)中产生的背景信号，这时的补偿线圈(1c)属于初级补偿线圈；当补偿线圈(1c)与初级线圈(1a)较紧密地绕在骨架的同一部位时，补偿线圈(1c)与骨架异截面积部位的次级线圈反向串联或者补偿线圈(1c)与次级线圈(1b)的信号送信号处理机相减，使初级线圈(1a)中的励磁电流在补偿线圈(1c)与次级线圈(1b)中感应的背景信号相抵消，这时的补偿线圈(1c)属于次级补偿线圈。

应用传统的对称分布的涡流传感器测定金属表面位置时，加大线圈的截面积可以提高测量灵敏度，扩大测程范围。但是当线圈截面积较大时，初级线圈与次级线圈间的耦合系数较大，初级线圈在次级线圈中感应的背景信号较高，而被检测金属表面上的涡电流在两个次级线圈中感应的有效信号的差值较小，因而必须相应地加大次级线圈与初级线圈之间的距离。这样作的结果不仅加大了传感器的体积，而且也加大了初级线圈与被测金属表面的距离，因而限制了灵敏度的有效提高。本实用新型在扩大线圈截面积的前提下，将传感器骨架分为截面积较大的部位(1d)和截面积较小的部位(1e)，这两个部位之间的轴向距离较近或者相互嵌套，这就减小了传感器的体积以及传感器与被测量金属表面的有效距离，有利于提高测量灵敏度。传统的涡流传感器包括一个初级线圈和两个与初级线圈等距离对称分布的次级线圈。本实用新型包括一个初级线圈(1a)，一个次级线圈(1b)，两者截面积大小不同，其间电磁耦合系数较小，初级线圈在次级线圈中产生的背景信号较低。补偿线圈(1c)与初级线圈(1a)和次级线圈(1b)中的一个较紧密地绕在一起而形成强的电磁耦合，因而补偿线圈(1c)只需较少的圈数就可以达到抵消次级线圈中的背景信号的目的，而对被检测金属表面上的涡电流的有效信号的抑止作用可以忽略不计，因而本实用新型具有较高的信噪比和灵敏度。较少的圈数也降低了线圈的阻抗，有利于传输特性的改善。传统的涡流传感器有一个通励磁电流的初级线圈。本实用新型的补偿线圈(1c)既可以是通励磁电流的初级补偿线圈，也可以是不通励磁电流的次级补偿线圈，在传感器制作上有较大的灵活性。本实用新型的传感器线圈有多种组合形式，在保证初级线圈(1a)和次级线圈(1b)分别绕制在骨架的某一截面积部位的条件下，初级线圈(1a)既可绕制在骨架的(1d)部位，又可以绕制在骨架的(1e)部位，补偿线圈(1c)亦然。