材料进行灌封密封。
(3)测量电路:该电路可采用放大器电路、三极管及其外围电路来产生高频振荡信号。考虑到当采用运算放大器电路和三极管电路构成的正弦波高频振荡电路,有许多的模拟电路参数需要处理。
3 信号处理电路
信号处理电路采用如图3所示的LC谐振电路处理传感器探头反馈的高频振荡信号,该前置器电路由一个频率及幅值电压可调的振荡电路来提供一个高频激励谐振回路信号。LC谐振回路的输出幅值电压为,其中i0为电路中的激励电流,Z为电路的等效阻抗。当传感器测量时,传感器探头线圈远离被测物时,LC谐振回路处于谐振状态,谐振回路上的输出激励电压幅值最大;当传感器探头线圈接近于被测物时,探头线圈中的等效电感L发生变化,从而导致谐振回路失谐,等效阻抗值发生变化,使输出信号电压幅值下降。输出的电压信号经过检波电路、放大电路、滤波电路处理后,输出与位移相对应的电压信号。从而实现了将传感器中的L-x之间关系转换成了V-x之间关系,通过对输出信号电压数值的测量,可确定电涡流传感器探头端面与被测金属导体之间的非接触距离x。如,将电涡流位移传感器探头检测量程设计为0~2mm,在该量程范围内,LC随着L与被测物位移量变化而幅值相应的变化,经过检波、放大、滤波后,位移传感器输出电压信号为0~5V,实现传感器前置器高频信号处理与信号调理。电涡流传感器就是利用涡流效应,将非电量转换为阻抗的变化而进行测量的。
4 前置器电路改进方案
图4所示电路为前置器信号处理过程中的电压跟随电路,该电路能够对其输出的电压信号进行调节,实现线性量程调节与电压信号输出调节;通过调节不同变化的激励信号,能够输出相对应的电压反馈信号,通过调节输出零点电压与不同范围电压值,从而调整输出线性量程范围;该电路由两个运算放大器组成,电位器R52与放大器U2B组成电压跟随电路,输出可变电压,通过调节R52电位器数值大小,可调节输出电压零点位移;电位器R31与放大器U2C组成反相器电路,通过调节R31电位器数值与U2B放大器输出大小调节,经过运算放大器U2C比较后,输出可调节的线性量程与输出电压范围可变的电压信号,经过两组电位器大小调节,实现对线性量程与输出电压范围可调功能。
图4中信号调节电路放在图3的滤波器信号输出位置,信号调节电路输入滤波后电压信号,通过信号调节电路中两个电位器参数调节,实现电涡流位移传感器可变线性量程与输出电压范围的功能,该前置器信号调节电路满足探头电感参数L从10μH到70μH范围内进行调节,输出满足要求的线性量程位移变化量,该信号调节电路方案与调试方法简单、成本低,使用者仅需要对前置器两个电位器参数进行调节即可。
5 结论
当电涡流位移传感器前置器配合不同电感参数的探头,对前置器进行调试与校准后,传感器线性量程输出的位移信号可以调节,经过实际测量,探头电感参数从10μH~70μH变化范围内,均可通过该设计方案的前置器进行信号处理,输出所要求的线性量程与电压信号。
本文设计的前置器电路可以通过实时调整其电路电阻参数,能够有效调节传感器输出量程与输出电压大小,可以即满足数字软件校正电路调节,又满足模拟电路成本低的要求,可对电涡流位移传感器探头不同电感参数与线性量程。
电涡流位移传感器前置器电路信号处理电路的改进,能够简化电涡流位移传感器电路调节的难度,对传感器静态校准与位移调零具有明显改善。
参考文献:
[1]袁希光.传感器技术手册[M].北京:国防工业出版社,1986,12.
[2]方志宏,黄克强,傅周东.耐高压电涡流式位移传感器的设计和优化[J].仪表技术与传感器,1998(2):4-6.
[3]谢文湘.对差动变压器式位移传感器的探讨[J].中量计报,1994(24):38-44.
[4]邵东向,郭华.电感式位移传感器线性补偿技术[J].传感器技术,1999(2):38-40.
[5]王家祯,王俊杰.传感器与变送器[M].北京:清华大学出版社,2001,9.
[6]任吉林,吴礼平,李林.涡流检测[M].北京:国防工业出版社,1985,10.
[7]谭祖根,汪乐宇.电涡流检测技术[M].北京:原子能出版社,1986.
[8]Kwun H.,Bartels K.A二Magnetostrictive sensor technology and its applicationsUitrasonics.1998(36).
推荐访问: 可调 量程 涡流 线性 传感器