[其他]諧振電橋傳感器

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 86208757
• 申請(qǐng)日: 1986-11-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN86208757U
• 公開(kāi)（公告）日: 1987-11-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉鐵根
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 交通部第四航務(wù)工程局科研所
• 主分類號(hào): G01D5/14
• 分類號(hào): G01D5/14;G01B7/06
• 代理公司: 廣東專利事務(wù)所
• 代理人: 朱麗華

本實(shí)用新型涉及了一種諧振電橋傳感器。它適用于檢測(cè)金屬物表面覆蓋的非金屬層厚度。

現(xiàn)有的用于同樣目的的傳感器，是采用振蕩器激勵(lì)諧振線圈工作的。如聯(lián)幫德國(guó)專利（專利號(hào)2943504）的傳感器，它用于檢測(cè)涂漆車(chē)身的覆蓋層厚度。傳感器的探頭接觸探測(cè)表面，就能探知金屬板至探頭之間的距離，即漆層厚度。其原理是：本來(lái)處于諧振狀態(tài)的振幅由于厚度的差異引起不同的變化，變化程度反映漆層的均勻度。這種形式的傳感器易受空間電磁場(chǎng)和環(huán)境溫度的影響，使得檢測(cè)靈敏度受到限制。

本實(shí)用新型的任務(wù)是提供一種測(cè)試精度高，抗干擾能力強(qiáng)的測(cè)試裝置。

本實(shí)用新型的任務(wù)是以下的方式完成的：

諧振電橋傳感器是由電容器C₁、C₂和電感器L₁、L₂組成。電橋內(nèi)參數(shù)的微小變化將引起電橋輸出的電壓V₀變化。決定諧振回路的品質(zhì)因數(shù)Q₁和Q₂與作用距離有關(guān)，當(dāng)傳感器檢測(cè)面選在線圈L₁端面上時(shí)，金屬至電感器L₁的距離小于電感L₂的距離，結(jié)果Q₁值下降高于Q₂值，電橋的平衡被破壞，電橋輸出V₀不再是零從而達(dá)到了檢測(cè)的目的，實(shí)現(xiàn)了本實(shí)用新型的任務(wù)。

本實(shí)用新型的特點(diǎn)：由于電橋的對(duì)稱性可消除空間電磁場(chǎng)的干擾，因而測(cè)量結(jié)果可達(dá)到精確、可靠。抗干擾能力強(qiáng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，耗電少。

以下結(jié)合附圖作進(jìn)一步說(shuō)明：

圖1是傳感器原理圖。圖2是傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。

參照?qǐng)D1，電容器C₁電感器L₁組成第一串聯(lián)諧振回路，電容器C₂電感器L₂組成第二串聯(lián)諧振回路。由這兩個(gè)串聯(lián)諧振回路組成諧振電橋。其激勵(lì)電壓Vi從電容器C₁、C₂連接點(diǎn)A和電感器L₁、L₂連接點(diǎn)B輸入，其輸出電壓V₀從第一串聯(lián)諧振回路連接點(diǎn)C和第二串聯(lián)諧振回路連接點(diǎn)D引出。在AB上加橋壓V_f，電橋平衡時(shí)CD端輸出電壓V₀為零或接近零。

當(dāng)金屬靠近傳感器探測(cè)面時(shí)，由于金屬的鍋流損耗或者說(shuō)由于金屬對(duì)諧振回路的阻尼，諧振回路的品質(zhì)因數(shù)Q值下降，諧振電壓減少，變化量△V取決于金屬的面積或直徑、材料成份和金屬探頭探測(cè)面的距離，當(dāng)金屬尺寸和種類一定時(shí)，測(cè)量結(jié)果僅與探測(cè)距離即介質(zhì)厚度有關(guān)。金屬離探頭越近，電橋輸出越大。

當(dāng)探測(cè)面選在L₁端面上時(shí)，電容器C₂電感器L₂便成為補(bǔ)償橋臂，由于補(bǔ)償橋臂的作用，傳感器因而獲得溫度補(bǔ)償和抗干擾能力，這是本實(shí)用新型區(qū)別于已有技術(shù)和獲得一系列優(yōu)點(diǎn)的根本原因。

電感器電容器參數(shù)選擇適當(dāng)時(shí)使諧振回路的Q值較高。這些參數(shù)的微小變化將引起電橋輸出較大電壓，檢測(cè)靈敏度較高時(shí)，電容器C₁、C₂和電感器L₁、L₂溫度特性的一致性顯得特別重要，只有一致性得到滿足時(shí)電橋在非測(cè)量狀態(tài)下才能保持平衡，從而達(dá)到本實(shí)用新型的目的。

附圖2是諧振電橋傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。A和B為罐形磁芯，C為屏蔽盒，罐形磁芯內(nèi)有電感線圈L₁和L₂，電容器C₁和C₂固定在罐形磁芯旁邊，屏蔽盒用非鐵磁材料制成。

為了便于與放大器連接，特別是靈敏度設(shè)計(jì)較高時(shí)，采用耦合變壓器T，變壓器T由初級(jí)線圈L₃、次級(jí)線圈L₄和磁路閉合的罐形磁芯組成。信號(hào)源產(chǎn)生交流電壓加在初級(jí)線圈L₃上，耦合到次級(jí)線圈L₄然后加在電橋AB點(diǎn)。