位移电涡流传感器测量电路设计).doc

成绩评定:传感器技术课程设计题目位移电涡流传感器测量电路设计摘要电涡流传感器由于具有对介质不敏感、非接触的特点,广泛应用于对金属的位移检测中。为扩大电涡流传感器的测量范围,采用恒频调幅式测量电路,引用指数运算电路作为非线性补偿环节。利用Matlab计算软件辅助设计了直径为60mm电涡流传感器探头,并结合测量电路进行实验。实验结果表明最大测量范围接近90mm,验证了该系统工作的稳定性,证明设计达到了预期效果。关键词:电涡流传感器;测量电路;大位移;线性化目录一、设计目的 1二、设计任务与要求 1三、设计步骤及原理分析 6四、课程设计小结与体会 6五、参考文献 6一、设计目的了解电涡流传感器测量位移的工作原理和特性。了解电涡流传感器的前景及用途二、,采用恒频调幅式测量电路,引用指数运算电路作为非线性补偿环节。验证了该系统工作的稳定性,证明设计达到了预期效果。、常压、稳态、环境良好;;:测量物体的位移。三、 电涡流传感器具有体积小、非接触、对介质不敏感的特点,被广泛应用于对金属位移等的测量中。尽管用电涡流传感器非接触测量位移已经得到广泛的应用,但是测量位移的线性范围受到传感器线圈直径的限制,位移测量范围为线圈直径的1/3~1/5,大直径的传感器,其测量范围最大可以接近到直径的1/2。在许多领域希望能进一步扩大传感器的测量范围,以满足大位移的非接触测量。文中采用指数运算电路作为非线性补偿环节来改善传感器原有的传输特性,扩大传感器测量范围。由电磁感应定律可知:闭合金属导体中的磁通发生变化时,就会在导体中产生闭合的感应电涡流,阻碍磁通量的变化。如图1所示,传感线圈由交流信号激励,在产生焦耳热的同时,又要产生磁滞损耗,它们造成交变磁场能量的损失,进而使传感器的等效阻抗Z发生变化。影响阻抗Z的因素有被测导体的电导率、磁导率、线圈的激励频率f及传感器与被测导体间的位移x等,只要保证这些影响因素只有位移x变化,其他都保持不变,则传感器的等效阻抗Z将变成位移x的一元函数Z(x),经过线性化处理后用Z的变化就能很好地反映出x的变化,实现测量位移x的目的。。调幅式电路又可细分成恒定频率的调幅式与频率变化的调幅式2种,文中采用恒定频率调幅式电路,其特点是输出可以被调理为直流电压,优势在于调节为直流电压后,采用指数运算电路对传感器的非线性段进行线性化补偿,可最大限度地扩大传感器测量范围。测量电路由电涡流传感器、信号源电路、前级放大电路、检波滤波电路、指数补偿电路等5部分构成。。线圈尺寸和形状关系到传感器的灵敏度和测量范围,采用计算机Matlab计算软件得到传感器线圈的最优结构参数:外径为60mm,内径为57mm,轴向厚度为3mm,匝数为80,,一般来说,若振荡频率