电涡流式传感器的等效电路计算方法为:式中,R2为电涡流短路环等效电阻;h为电涡流的深度();ra为短路环的外径;ri为短路环的内径。由基尔霍夫电压定律有式中ω为线圈与金属导体的互感系数。可得等效阻抗为式中Req为产生电涡流效应后线圈的等效电阻,Leq为产生电涡流效应后线圈的等效电感。由于电涡流的影响,线圈复阻抗的实部(等效电阻)增大、虚部(等效电感)减小。因此,线圈的等效品质因数下降。电涡流式传感器的等效电气参数都是互感系数M2的函数。通常总是利用其等效电感的变化组成测量电路,因此,电涡流式传感器属于电感式(互感式)传感器。三、测量电路用于电涡流传感器的测量电路主要有调频式,调幅式测量电路两种。1、调频式测量电路调频式测量电路,传感器线圈作为组成LC振荡器的电感元件,当传感器等效电感在涡流影响下因被测量变化而变化时,将导致振荡器的振荡频率发生变化,该频率可直接由数字频率计测得,或通过频率-电压变换后用数字电压表测量出对应的电压。2、调幅式测量电路调幅式测量电路,由传感器线圈、电容和石英晶体组成的石英晶体振荡电路。高速传感器线圈芯,无锡东英电子有限公司。天津微型传感器线圈
发射/接收电路102和接收线圈104之间的金属迹线的连接以及发射/接收电路102和发射线圈106之间的金属迹线的连接,其也对所生成的电磁场有贡献;金属目标124与安装有接收线圈104和发射线圈106的pcb之间的气隙(ag);正弦定向线圈112和余弦定向线圈110之间的幅度偏差;来自正弦定向线圈112和余弦定向线圈110的接收信号之间的失配;正弦定向线圈112和余弦定向线圈110中的不同的耦合效应。此外,金属目标124和pcb之间的气隙(ag)与位置确定的准确性之间存在很强的相关性。此外,在理想情况下,正弦定向线圈112和余弦定向线圈110的拓扑是理想的三角函数,但是在实际设计中,这些线圈104不是理想的,并且具有若干个通孔,以允许通过使用pcb的两面将迹线互相盘绕在pcb上。图3a示出被定向在pcb(为清楚起见,图3a中未示出)上的正弦定向线圈112。pcb被定位为使得形成正弦定向线圈112的迹线被定位在pcb的顶侧和底侧。在本公开中,对pcb的顶侧或底侧的引用指示pcb的相对侧,并且关于pcb的定向没有其他含义。通常,位置定位系统被定位成使得pcb的顶侧面向金属目标124的表面。图3b示出pcb322的顶侧,在顶侧上形成用于形成发射线圈106、正弦定向线圈112和余弦定向线圈110的顶侧迹线。安徽外壳传感器线圈传感器线圈的自感和互感特性需要精确测量。
电涡流传感器的使用也有一些限制。举例来讲,对于不同的应用,都需要做相应的线性度校准。而且,传感器探头的输出信号也会受被测物体的电气和机械性能影响。然而,正是这些使用过程中的限制,使德国米铱的电涡流传感器拥有达到纳米级别的分辨率。目前,德国米铱的电涡流传感器可以满足100μm到100mm的测量量程。根据量程的不同,安装空间也可以达到2mm到140mm的范围。离开位移传感器的机械工程几乎是很难想象的。这些位移传感器被用来控制不同的运动,监控液位,检查产品质量以及其他很多应用。这里我们谈谈传感器都可能面对哪些不同的情况以及恶劣的使用环境,以及如何客服不利因素。传感器经常被应用于非常恶劣的环境,例如油污,热蒸汽或者剧烈波动的温度。一些传感器还要在振动部件上使用,在强电磁场内或者需要离开被测物体一定的距离使用。对一些重要的应用,还需要对精度,温度稳定性,分辨率和截止频率提出要求。针对这些限制,不同的测量原理各有优劣。这也意味着没有统一的优化测量原理的方法。电涡流传感器又可以细分为屏蔽和非屏蔽两种。使用屏蔽传感器,可以产生更窄的电磁场分布,而且传感器不会受放射性金属的靠近影响。对于非屏蔽传感器。
相对于余弦接收线圈定义正弦接收线圈。为了说明的目的,图13示出对关于图12所描述的正弦接收线圈的修改。接收线圈(rx)设计可以用双环路迭代来定义。初,在步骤1206中,正弦形状的rx线圈1316(结合参考系1314)沿x方向对称地部分延伸(如迹线1310所示),以补偿由于目标非理想性引起的磁通泄漏。利用所施加的线圈延伸,在步骤1208中,使用作用在线圈1316所有点上的适当的位移函数,使正弦形线圈1316沿y方向变形,如迹线1312。给定这些设置,在步骤1210中,算法计算通孔的位置。根据在步骤1202中指定的信息并且为了消除先前提到的信号失配,而建立通孔位置1308。每当一个线圈中的通孔比另一个线圈中的通孔多或通孔以不平衡方式定位(即,不对称)时,就会出现电压失配。所导致的电压失配是当目标移动时正弦信号相对于余弦信号的较大峰峰值幅度(反之亦然)。为了实现减少电压失配的目标,通孔的设计方式是使sin(1316)rx线圈和cos(1318)rx线圈在pcb底部中的部分的长度相同。此外,通孔相对于设计的对称中心是对称的。在步骤1212中,定义正弦接收线圈迹线和余弦接收线圈迹线。在一些实施例中,使用一维模型来定义迹线。在步骤1214中,算法712计算不具有目标时的偏差。传感器线圈需要与电路板精确匹配。
为了简化图示,在图10f中未示出发射线圈802,但是发射线圈802的迹线也通过一维导线迹线近似。在仿真了来自位置定位系统800的目标线圈802的电磁场之后,然后在图10a所示的算法704的示例的步骤1008中,仿真金属目标1024的涡电流,并且确定从那些涡电流产生的电磁场。在一些实施例中,金属目标1024中的感应涡电流是通过原始边界积分公式来计算的。金属目标1024通常可以被建模为薄金属片。通常,金属目标1024很薄,为35μm至70μm,而横向尺寸通常以毫米进行测量。如上文关于导线迹线所讨论的,当导体具有小于在特定工作频率下磁场的穿透深度的大约两倍的厚度时,感应电流密度在整个层厚度上基本上是均匀的。因此,可以将金属目标1024的细导体建模为感应涡电流与该表面相切的表面。传感器线圈的正常工作影响到整个系统的正常运行;浙江高速传感器线圈
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则算法700进行到步骤712。在步骤712中,根据来自步骤704的仿真结果和步骤706中的比较来调整pcb上的线圈的设计,以提高终设计的线圈设计的准确性。在一些实施例中,发射器线圈设计保持固定,作为步骤702中的输入,并且调整接收器线圈设计和布局以提高准确性。在一些实施例中,还可以调整发射器线圈以提高准确性。图7a中所示的算法700得到线圈设计,该线圈设计用于印刷在具有在步骤702中出现的规范输入期间所指定的仿真准确性的印刷电路板上。图7b示出用于验证线圈设计的算法720,该线圈设计可以是由图7a中的算法700产生的线圈设计。如图7b所示,在步骤722中输入线圈设计。线圈设计可以是较旧的传统设计,可以是新设计,或者可以是由如图7a所示的算法700产生的。在步骤724,对线圈设计执行仿真。在线圈设计输入是由算法700产生的一些情况下,该仿真已在算法700的步骤704中执行。否则,执行类似的仿真。在步骤726中,在印刷电路板上物理地产生线圈设计。在步骤728中,例如利用如图4a和图4b所示的定位系统400来测量物理地产生的线圈设计响应。在步骤730中,将来自物理地产生的线圈设计的测量结果与来自线圈设计的仿真结果进行比较。然后。天津微型传感器线圈