电感式传感器的发展与应用(2)

传统的电感式微位移测量仪的二次仪表多为模拟式仪表，其功能与性能受到了一定的限制，测量仪以单片机为中心，采用液晶汉字显示与按键，实现了人机交互。引入数字式滤波与查表插值技术，使仪器具有较高稳定性与测量精度4。还有一种基于半桥式的电感位移传感器新方法，采用集成化的信号调理电路，同样基于单片机的测量电路和强大的测量软件系统，动态响应达100Hz，测量精度可以达到0.01µm5。

但这类传感器对于大位移测量而言，普遍存在着测量范围窄、结构较复杂、应用场合有限等问题。而针对这一问题，也有研究建立了大位移传感器的设计思想，并在此基础上研制出了高精度的电感式位移传感器，它将重量大、长度长的铁芯固定，作为定尺；将重量轻、长度短、体积小的线圈作为动尺；在线圈外设计导磁罩，构成线圈的外部磁路，并作为传感器的磁屏蔽.这样不仅克服了一般传感器的缺陷、大大加宽了测量范围，而且制作、安装和维护变得非常方便6。

在应用于金属的距离检测中，设计了基于恒定频率载波调幅法的振荡器及测量电路7，扩大了电涡流传感器的检测范围。

1.1.3其他改进

由于电感式传感器的设计原理原因，受磁现象的影响较大，同时应用的环境上也会对传感器提出要求。

针对传统电感传感器及其测量系统难于同时满足测量精度和采样速度的现状，提出一种适合动态位移超精测量方法．采用半桥式电感传感器作测量探头，利用集成信号调理电路和△-Σ型AD转换器，将高速过采样和平均滤波有机融和，实现了动态微位移的

⑤精密测量。

涡流式传感器的输出特性与被测对象的电磁特性有密切关系8，而当被测对象的电导率、磁导率变化时，传感器就要重新标定，当被测对象的电导率、磁导率在测试中变化时，传感器就无法正常使用。根据电磁场能量守恒定理，通过对具有不同电磁特性的被测对象在相同检测距离下时传感器输出的一定规律的研究，采用阻抗投影法9，可以消除被测对象电磁特性对传感器输出特性的影响。

电感式传感器对于工作环境要求不高，故有时会在爆炸性气体偶尔或频繁存在的危险场所中使用时。此时线圈可能出现短路或断路故障产生电火花，从而引起爆炸性事故，故须采用防爆措施，基于这个目的，现在设计了本质安全型电感式传感器10。

1.2性能的扩张

一是发挥本身的特点，做到基本的测量功能，并依据测量要求改良自身的测量敏感度、范围、精度等。如电涡流传感器以其结构紧凑坚固、能在恶劣环境下工作的优势，成为了电力石化机械等不可或缺的传感器。但其对被测材料十分敏感，因而提出了一种能够消除敏感性投影变换法11，以进一步满足工作要求。

同时，电感式传感器有一突出优势在于结构简单，易于安装，并在近年的研究实践中开始适用于多角度多外形多应力状态等的检测中，如用于锥轴承测量12、电感式转向盘扭矩传感器13、在圆度仪中的应用14、角位移的测量15等

二是结合新科技的要求，根据被测对象的不同要求，建立更多的测量关系，扩展自身的测量外延。如通过电磁理论分析，提出了一种基于印刷电路板（PCB）的平面型空心线圈电流互感器16。

三是发展与单片机（或虚拟仪器）及其他类型传感器的交互使用。如电感式传感器所采用的测量转换电路输出的都是模拟信号，都需要提供交流激磁信号使用不方便。将差动电感式传感器测量转换模块由单片机和滤波方法电路产生400Hz激磁信号，则无需而外采用交流电源，使用方便，并具有较高的测量精度。测量结果以RS-232串行口输出，使用灵活方便，便于数字处理17。在综合测控中，常常将电容式传感器和电感式传

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