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射频谐振式电感传感器转换电路设计

2021-12-30骆先达

自动化与仪表 2021年12期
关键词:测量

骆先达,傅 星

(天津大学 精密仪器与光电子工程学院,天津 300072)

电感传感器是利用线圈自感或互感的变化实现测量的一种装置,它具有结构简单可靠、输出功率大、输出阻抗小、抗干扰能力强、对工作环境要求不高、稳定性好等优点[1-2],因此在众多电子仪表中得到广泛应用。电感传感器通常由电感测头和转换电路两部分组成。不同形式的电感测头可以将位移、角度、压力、磁场等不同物理量的变化转换成线圈电感的变化,再将线圈接入到转换电路中就能以电信号的形式将被测量的变化反映出来。最后结合高精度的信号采集电路以及计算机软件补偿技术可以制成多种类型的电子测量仪表,如电感测微仪,电磁流量计等[3]。

近年来,很多学者以改进电感传感器的信号调理电路或计算机软件补偿算法的方式来提高电感传感类仪表的性能[4-6]。本文从电感传感器自身出发,设计了射频谐振式转换电路,利用谐振时电路阻抗极低的特性,实现输出电压的放大。以达到从信号源头增大传感器灵敏度、提高测量系统信噪比的目的。这种方法还可以与其他改进技术如:传感器激励源、输出信号处理、计算机软件补偿等兼容以共同提高整个系统的性能[7]。

1 射频谐振式转换电路的原理

电感传感器常使用变压器电桥作为转换电路,从而将线圈的自感变化转换成电压信号输出。图1所示为变压器电桥改进而得的射频谐振式转换电路。Z1、Z2表示传感器两个线圈的阻抗,与线圈串联的两个电容器的大小均为C0,电桥另两臂为电源变压器二次侧线圈的两半,每半的电压均为u/2。……

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