测量电路
发布时间:2014/11/4 18:11:17 访问次数:1978
根据电涡流式传感器的工作原理,其测量电路有3种,即谐振电路、电桥电路和Q值测试电路。 G4PC40UD这里主要介绍谐振电路。目前所用的谐振电路有3种类型,即定频调幅式、变频调幅式和调频式。
1)定频调幅电路图3-24所示为定频调幅电路原理框图。图中L为传感器线圈电感,与电容C组成并联谐振回路,晶体振荡器提供高频激励信号。在无被测导体时,LC并联谐振回路调谐在与晶体振荡器频率一致的谐振状态,这时回路阻抗最大,。回路压降最大(图3-25中Uo)。当传感器接近被测导体时,损耗功率增大,回路失谐,输出电压相应变小。这样,在一定范围内,输出电压幅值与间隙(位移)呈近似线性关系。由于输出电压的频率fo始终恒
定,因此称为定频调幅式。
LC回路谐振频率的偏移如图3-25所示。当被测导体为软磁材料时,由于L增大而使谐振频率下降(向左偏移)。当被测导体为非软磁材料时则反之(向右偏移)。这种电路采用石英晶体振荡器,旨在获得高稳定度频率的高频激励信号,以保证输出的稳定。因为振荡频率若变化10_10,一般将引起输出电压10 010的漂移。图3-24中R为耦合电阻,用来减小传感器对振荡器的影响,并作为恒流源的内阻。月的大小直接影响灵敏度:R大则灵敏度低,R小则灵敏度高;但R过小时,由于对振荡器起旁路作用,也会使灵敏度降低。
谐振回路的输出电压为高频载波信号,信号较小,因此设有高频放大、检波和滤波等环节,使输出信号便于传输与测量。图中源极输出器是为减小振荡器的负载而加的。
2)变频调幅电路 定频调幅电路虽然有很多优点,并获得广泛应用,但其线路较复杂,装调较困难,线性范围也不够宽。因此,人们又研究了一种变频调幅电路,这种电路的基本原理是将传感器线圈直接接人电容三息式振荡回路。当导体接近传感器线圈时,由于涡流效应的作用,振荡器输出电压的幅度和频率都发生变化,利用振荡幅度的变化来检测线圈与导体间的位移变化,而对频率变化不予理会。变频调幅电路的谐振曲线如图3-26所示。无被测导体时,振荡回路的Q值最高,振荡电压幅值最大,振荡频率为fo。当有金属导体接近线圈时,涡流效应使回路Q值降低,谐振曲线变钝,振荡幅度降低,振荡频率也发生变化。当被测导体为软磁材料时,由于磁效应的作用,谐振频率降低,曲线左移;被测导体为非软磁材料时,谐振频率升高,曲线右移。所不同的是,振荡器输出电压不是各谐振曲线与fo的交点,而是各谐振曲线峰点的连线。
根据电涡流式传感器的工作原理,其测量电路有3种,即谐振电路、电桥电路和Q值测试电路。 G4PC40UD这里主要介绍谐振电路。目前所用的谐振电路有3种类型,即定频调幅式、变频调幅式和调频式。
1)定频调幅电路图3-24所示为定频调幅电路原理框图。图中L为传感器线圈电感,与电容C组成并联谐振回路,晶体振荡器提供高频激励信号。在无被测导体时,LC并联谐振回路调谐在与晶体振荡器频率一致的谐振状态,这时回路阻抗最大,。回路压降最大(图3-25中Uo)。当传感器接近被测导体时,损耗功率增大,回路失谐,输出电压相应变小。这样,在一定范围内,输出电压幅值与间隙(位移)呈近似线性关系。由于输出电压的频率fo始终恒
定,因此称为定频调幅式。
LC回路谐振频率的偏移如图3-25所示。当被测导体为软磁材料时,由于L增大而使谐振频率下降(向左偏移)。当被测导体为非软磁材料时则反之(向右偏移)。这种电路采用石英晶体振荡器,旨在获得高稳定度频率的高频激励信号,以保证输出的稳定。因为振荡频率若变化10_10,一般将引起输出电压10 010的漂移。图3-24中R为耦合电阻,用来减小传感器对振荡器的影响,并作为恒流源的内阻。月的大小直接影响灵敏度:R大则灵敏度低,R小则灵敏度高;但R过小时,由于对振荡器起旁路作用,也会使灵敏度降低。
谐振回路的输出电压为高频载波信号,信号较小,因此设有高频放大、检波和滤波等环节,使输出信号便于传输与测量。图中源极输出器是为减小振荡器的负载而加的。
2)变频调幅电路 定频调幅电路虽然有很多优点,并获得广泛应用,但其线路较复杂,装调较困难,线性范围也不够宽。因此,人们又研究了一种变频调幅电路,这种电路的基本原理是将传感器线圈直接接人电容三息式振荡回路。当导体接近传感器线圈时,由于涡流效应的作用,振荡器输出电压的幅度和频率都发生变化,利用振荡幅度的变化来检测线圈与导体间的位移变化,而对频率变化不予理会。变频调幅电路的谐振曲线如图3-26所示。无被测导体时,振荡回路的Q值最高,振荡电压幅值最大,振荡频率为fo。当有金属导体接近线圈时,涡流效应使回路Q值降低,谐振曲线变钝,振荡幅度降低,振荡频率也发生变化。当被测导体为软磁材料时,由于磁效应的作用,谐振频率降低,曲线左移;被测导体为非软磁材料时,谐振频率升高,曲线右移。所不同的是,振荡器输出电压不是各谐振曲线与fo的交点,而是各谐振曲线峰点的连线。
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