專利名稱：一種超低溫漂電渦流振動/位移傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及非電量電測技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種超低溫漂電渦流振動/位移傳感器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的非接觸式振動、位移測量通常采用電渦流位移傳感器。該傳感器系統(tǒng)主要包括探頭、同軸電纜和前置放大器三部份。其中，探頭是系統(tǒng)的敏感部分，由一感應(yīng)線圈和線圈骨架通過粘合劑粘結(jié)而成。它的工作原理是線圈中通入高頻交流電流產(chǎn)生交變磁場，測量物體在高頻磁場作用下產(chǎn)生環(huán)狀感應(yīng)電流，即電渦流，電渦流會抵抗磁場作用，而且渦流效應(yīng)的強弱隨著測量物體與高頻探頭相對位置變化而變化，從而引起感應(yīng)線圈參數(shù)的變化，然后通過后續(xù)處理電路獲取相應(yīng)的振動/位移信號，實現(xiàn)對不便于直接測量的大型旋轉(zhuǎn)設(shè)備重要部位—軸系(轉(zhuǎn)子)動態(tài)振動、靜態(tài)位移物理量的測量。電渦流傳感器具有非接觸測量、靈敏度高、頻響好的優(yōu)點，但也存在溫度漂移大，測量結(jié)果線性差的不足。
為解決電渦流傳感器溫漂大的問題，日本公開特許昭55-122839公開了日本財團法人電氣磁氣材料研究所1979年3月研究的一種采用55.5～60.6wt％的金屬鈀、44.5～39.4wt％帶有痕量雜質(zhì)的金屬銀制備的合金線繞制電渦流位移傳感器線圈，用于降低電渦流傳感器感應(yīng)線圈的溫度漂移問題，雖然收到了一定效果，但仍未從根本上解決傳感器的溫漂問題。
目前國際上制造這種傳感器的廠家首推美國Bently公司，其產(chǎn)品占我國市場的70％以上，此外還有德國philips、日本shikawa等，其中技術(shù)性能最高的當(dāng)數(shù)美國bently公司，據(jù)該公司1990-1991年產(chǎn)品樣本介紹，其產(chǎn)品系統(tǒng)的溫漂系數(shù)指標(biāo)為±0.5v/℃，德國Philips公司出品的epro品牌產(chǎn)品，其系統(tǒng)的溫漂系數(shù)指標(biāo)為±0.3v/℃，目前尚未發(fā)現(xiàn)有這類傳感器系統(tǒng)溫漂系數(shù)低于該值的報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要提供一種超低溫漂電渦流振動/位移傳感器，以減少外界環(huán)境的干擾，提高其測量線性度。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種超低溫漂電渦流位移/振動傳感器，包括由電感線圈組成的探頭、同軸連接電纜和前置放大器，其前置放大器是由振蕩電路、檢波電路、濾波電路、線性校正電路、溫度補償、放大電路等組成，其特征在于a.所述電感線圈由58.6～65.4wt％的鈀元素、13.4～20.2wt％的銀元素和16.6～23.4％wt的金元素制成的合金導(dǎo)線繞制而成；b.所述同軸連接電纜芯線由含36～43％的銅、10～17％的金和45～52％的銀材料制成合金線后，再由至少7根合金線絞合而成；c.在所述前置器振蕩電路中增設(shè)兩處線性校正網(wǎng)絡(luò)，每個線性校正網(wǎng)絡(luò)都由一個固定電阻和一個精密電位器組成，其中一個被連在振蕩電路三極管的發(fā)射極，另一個連接在振蕩電路前運放的同相端；d.在所述前置器放大電路中增設(shè)兩處溫度漂移補償網(wǎng)絡(luò)，每個溫度漂移補償網(wǎng)絡(luò)都由一個固定電阻和一個溫度補償二極管組成，其中一個通過560K電阻R3*端連接至一級放大運放的反相端，另一個通過20K電阻R4*端接至電阻R16(64.9K)和R21(301Ω)連接點處。
本發(fā)明所述電感線圈的合金導(dǎo)線線徑為0.08mm～0.18mm，外涂耐溫220℃的聚脂胺絕緣漆。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明的特征還在于連接在振蕩電路中的振蕩電路三極管發(fā)射極上的線性校正網(wǎng)絡(luò)的電阻值調(diào)整范圍為100Ω～430Ω；連接在振蕩電路前運放同相端的線性校正網(wǎng)絡(luò)的電阻值調(diào)整范圍為0.85kΩ～1.8KΩ；在放大電路增設(shè)的兩處溫度漂移補償網(wǎng)絡(luò)，其溫度補償二極管，可采用IN4148溫度補償二極管。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下特點和技術(shù)進步該傳感器具有超低溫度漂移性能，能大大減少外界環(huán)境的干擾，保證其測量的線性度和精確度，解決了電渦流振動/位移傳感器溫度漂移問題。


圖1為本發(fā)明電渦流振動/位移傳感器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
圖2為本發(fā)明實施例的電路原理圖。
圖3a為連接在振蕩三極管發(fā)射極上的線性校正網(wǎng)絡(luò)1電路。
圖3b為連接在振蕩電路前運放同相端的線性校正網(wǎng)絡(luò)2電路。
圖4a為放大部分增設(shè)的溫度漂移補償網(wǎng)絡(luò)A電路結(jié)構(gòu)。
圖4b為放大部分增設(shè)的溫度漂移補償網(wǎng)絡(luò)B電路結(jié)構(gòu)。
圖5為本發(fā)明電感線圈采用的合金線和市售普通銅材線的溫度漂移特性曲線圖。
具體實施例方式
如圖1所示，本發(fā)明主要包括電感線圈1、振蕩器2、檢波器3、濾波器4、線性校正5、溫度補償6、放大電路7，8為被測體。圖2D2檢波電路III、濾波電路IV、線性校正電路V、溫度補償VI、放大電路VII和電源電路VIII，圖中用虛線框劃分開。在振蕩電路三極管發(fā)射極上的線性校正網(wǎng)絡(luò)1，由一固定電阻R1*(510Ω)和一電位器W1組成(見附圖3a)，其電阻值可在100Ω～430Ω范圍內(nèi)調(diào)整；連接在振蕩電路前運放同相端的線性校正網(wǎng)絡(luò)2，由一固定電阻R2*(2KΩ)和一電位器W2組成(見附圖3b)，其電阻值的調(diào)整范圍為0.85kΩ～1.8KΩ。放大電路增設(shè)兩處溫度漂移補償網(wǎng)絡(luò)A、B電路結(jié)構(gòu)，每個溫度漂移補償網(wǎng)絡(luò)都由一個固定電阻和一個溫度補償二極管組成.。其中溫度漂移補償網(wǎng)絡(luò)A，由一個560KΩ的電阻R3*與溫度補償二極管D3所組成，被連接至一級放大運放的反相端；溫度漂移補償網(wǎng)絡(luò)B，由一個20K的電阻R4*與溫度補償二極管D4組成，被連接至電阻R16(64.9K)和R21(301Ω)連接點處。溫度補償二極管D3、D4均可采用IN4148溫度補償二極管。由上述方法制備的電渦流傳感器前置器的溫度漂移系數(shù)每度相對變化的輸出量為0.0011V/℃。
本發(fā)明探頭的電感線圈是用含鈀、銀和金元素的合金線制成的，其中鈀元素含量58.6～65.4wt％、銀元素含量13.4～20.2wt％、金元素含量16.6～23.4wt％；合金線的線徑為0.08mm～0.18mm，外涂聚脂胺絕緣漆制成，這種合金導(dǎo)線在常溫至140℃范圍內(nèi)的溫度漂移特性曲線見圖5中的曲線I，圖5中的曲線II為市售普通銅材線的溫度漂移特性曲線，由曲線I、曲線II相比較可知，本發(fā)明感應(yīng)線圈采用的合金線溫度漂移特性要比市售普通銅材線優(yōu)越的多。使用高溫環(huán)氧膠將本發(fā)明感應(yīng)線圈固接在金屬殼內(nèi)制備的傳感器探頭，經(jīng)實際檢測，其溫度漂移系數(shù)每度相對變化的輸出量為0.0008V/℃，遠低于國內(nèi)外現(xiàn)有同類探頭的溫漂系數(shù)。
本發(fā)明的同軸連接電纜芯線采用含銅36～43wt％、金10～17wt％和銀45～52wt％制成的合金線，用7根合金線絞合制成芯線制作的同軸電纜，其溫度漂移性能為每度相對變化的輸出量為0.0018V/℃。
本發(fā)明實施例公布的有關(guān)傳感器前置器、探頭、同軸連接電纜溫漂性能實測數(shù)據(jù)均由國家認定的權(quán)威檢測機構(gòu)上海華東國家計量測試中心等單位出具的檢測報告提供，檢測報告編號200501-3-061060。
將按本發(fā)明方法制備的傳感器探頭、同軸連接電纜與本發(fā)明前置器相連接，制成的電渦流振動/位移傳感器，其系統(tǒng)的溫漂系數(shù)遠低于現(xiàn)有同類產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種超低溫漂電渦流位移/振動傳感器，包括由電感線圈組成的探頭、高頻連接電纜和前置放大器，所述前置放大器是由振蕩電路、檢波電路、濾波電路、線性校正電路、溫度補償、放大電路等組成，其特征在于a.所述的電感線圈是由58.6～65.4wt％的鈀元素、13.4～20.2wt％的銀元素和16.6～23.4wt％的金元素制成的合金導(dǎo)線繞制而成；所述的電感線圈合金導(dǎo)線線徑為0.08mm～0.18mm，外涂耐溫220℃的聚酰亞胺絕緣漆；b.所述同軸連接電纜芯線為合金線，含36～43％銅、10～17％的金和45~52％的銀材料；由至少7根合金線絞合制成；c.在所述前置器振蕩電路中增設(shè)兩處線性校正網(wǎng)絡(luò)和兩處溫度補償網(wǎng)絡(luò)，每個線性校正網(wǎng)絡(luò)都由一個固定電阻和一個精密電位器組成，其中一個被連接在振蕩電路三極管的發(fā)射極，另一個連接在振蕩電路前運放的同相端；d.在所述的放大電路中增設(shè)兩處溫度補償網(wǎng)絡(luò)，每個溫度補償網(wǎng)絡(luò)都由一個固定電阻和一個溫度補償二極管組成，其中一個通過560K電阻R3*端連接至一級放大運放的反相端，另一個通過20K電阻R4*端接至電阻R16(64.9K)和R21(301Ω)連接點處。
2.如權(quán)利要求1所述的一種超低溫漂電渦流位移/振動傳感器，其特征在于所述電感線圈的合金導(dǎo)線線徑為0.08mm～0.18mm，外涂耐溫220℃的聚脂胺絕緣漆。
3.如權(quán)利要求1所述的一種超低溫漂電渦流位移/振動傳感器，其特征在于所述同軸連接電纜芯線，由至少7根合金線絞合制成。
4.如權(quán)利要求1所述的一種超低溫漂電渦流位移/振動傳感器，其特征在于連接在振蕩電路中的振蕩三極管發(fā)射極上的電阻線性校正網(wǎng)絡(luò)的電阻值可在100Ω～430Ω范圍內(nèi)進行調(diào)整；連接在振蕩電路前運放同相端的線性校正網(wǎng)絡(luò)的電阻值可在0.85kΩ～1.8KΩ范圍內(nèi)調(diào)整。
5.如權(quán)利要求1所述的一種超低溫漂電渦流位移/振動傳感器，其特征在于其溫度補償二極管，可采用IN4148溫度補償二極管。
全文摘要
一種超低溫漂電渦流位移/振動傳感器，包括由電感線圈組成的探頭、同軸連接電纜和由振蕩電路、檢波電路、濾波電路、線性校正電路、溫度補償電路和放大電路組成的前置放大器其電感線圈是采用58.6～65.4wt％的鈀元素、13.4～20.2wt％的銀元素和16.6～23.4wt％的金元素制成的合金導(dǎo)線繞制而成，該合金材料溫度漂移系數(shù)極小，其線徑為0.08mm～0.18mm，外涂耐溫220℃的聚酯胺絕緣漆；其同軸連接電纜芯線為合金線，由36～43wt％銅、10～17wt％的金和45～52wt％的銀材料制成；其前置器放大電路有兩處線性校正網(wǎng)絡(luò)、并有兩處溫度補償電路。該傳感器具有超低溫漂移性能。
文檔編號G01D5/12GK1773211SQ20051003094
公開日2006年5月17日 申請日期2005年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月1日
發(fā)明者徐健 申請人:上海瑞視儀表電子有限公司