高精度電感傳感器相關技術研究.pdf

1、電感傳感器是一種建立在電磁感應基礎上，利用線圈的自感或互感系數(shù)的改變來實現(xiàn)位移量測量的傳感器。整個電感傳感器系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集電路和電感測頭兩部分組成。電感測頭感知微小位移量，并輸出與位移量成一定關系的電壓量；數(shù)據(jù)采集電路板則擔負著連接傳感器測頭和上位機的重任，一方面要為傳感器測頭提供激勵信號，并對傳感器測頭輸出信號進行解調和數(shù)據(jù)采集，另一方面要實現(xiàn)與上位機的通信。
　　本文要求研制一套高精度的電感傳感器系統(tǒng)，一方面對數(shù)據(jù)采集電路板進

2、行設計和改進，改善溫漂、穩(wěn)定性等；另一方面對電感傳感器測頭內部線圈的電磁場進行計算與分析，為電感線圈的設計提供理論指導，在此基礎上設計出性能優(yōu)良的電感測頭。
　　首先，本文對電感傳感器的工作原理做了簡單介紹，并根據(jù)電感傳感器的特點從總體上設計了電感傳感器的數(shù)據(jù)采集電路和機械測頭。
　　其次，本文重點討論了電感測頭內線圈的電磁場分布，對螺線管線圈的磁場分布、電感量、靈敏度等作了分析；詳細計算了線圈結構參數(shù)變化對電磁場的影響，為

3、電感測頭線圈的設計提供了理論指導；并對本課題實際設計的差動螺管式線圈的電磁場進行了計算。
　　再次，為了研制高精度的電感傳感器系統(tǒng)，本課題設計了配套的電感測頭，對其機械結構進行了分析，并對機械運動誤差做了計算；并運用機械仿真軟件對本振頻率進行了模態(tài)分析。
　　最后，本文分別對線圈結構參數(shù)不同的兩個電感測頭做了實驗分析，對非線性度、電壓靈敏度以及分辨力進行了對比。實驗結果表明，線圈半徑減小后，傳感器非線性度由5.4％提高到了1