[发明专利]一种可同时测量金属工件位移及厚度的涡流传感器及方法

摘要

本发明属于信息测量相关技术领域，其公开了一种可同时测量金属工件位移及厚度的涡流传感器，包括主控组件、闭环电流放大器及探头，所述闭环电流放大器电性连接所述主控组件及所述探头，所述主控组件用于产生激励信号，所述激励信号包括高频信号及低频信号，或者低频信号及高频信号中的任一种；所述探头包括探头壳体、收容于所述探头壳体内的激励线圈、及设置于所述激励线圈下方的磁传感器，所述激励线圈电性连接于所述闭环电流放大器；所述磁传感器用于同时感测所述激励线圈产生的磁场及电涡流产生的磁场。本发明还涉及同时测量金属工件位移及厚度的方法。本发明通过特定的激励信号来同时测量位移及厚度，简单易实施，灵活性较高，应用范围较广。

主权项

1.一种可同时测量金属工件位移及厚度的涡流传感器，所述涡流传感器包括主控组件、闭环电流放大器及探头，所述闭环电流放大器电性连接所述主控组件及所述探头，其特征在于：所述主控组件用于产生激励信号，并将所述激励信号传输给所述闭环电流放大器，所述激励信号包括高频信号及低频信号；所述闭环电流放大器用于将接收到的激励信号线性转换为驱动电流，并将所述驱动电流传输给所述探头；其中，低频信号的频率ω_l及高频信号的频率ω_h分别为：式中，σ为电导率，μ为磁导率，h_max和h_min分别为最大和最小测量厚度；所述探头包括探头壳体、依次叠加于所述探头壳体内的信号放大模块及激励线圈、以及设置于所述激励线圈下方的磁传感器，所述激励线圈电性连接于所述闭环电流放大器，其用于在所述驱动电流的作用下产生变化磁场，所述变化磁场在待测量的金属工件表面及内部感应产生电涡流，所述电涡流在空间感应出磁场；所述磁传感器用于同时感测所述激励线圈产生的磁场及所述电涡流产生的磁场，并将感测到的磁场信号传输给所述信号放大模块，所述信号放大模块将接收到的磁场信号进行放大后传输到所述主控组件；所述磁传感器与所述探头壳体的中心轴间隔预定距离；所述涡流传感器通过信号激励产生同时对位移信息及厚度信息敏感的电涡流分布，通过测量电涡流产生的磁场信息进行位移及厚度的解耦测量；其中，高频成分的电涡流完全分布于金属表面，只与金属位移相关；低频成分的电涡流分布于金属的所有厚度处，同时受金属位移与厚度信息影响；所述激励信号同时包含低频信号及高频信号，从而使得所述涡流传感器在一次测量中同时得到位移与厚度信息。