專利名稱：渦流導電率儀測量電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種，特別是涉及一種渦流導電率儀測量電路。
背景技術：
根據德國FORSTER博士應用電渦流法測定金屬的電導率原理，制作的非鐵磁性金屬電導率儀。其原理是將載有交變電流的檢測線圈(一般稱為探頭)置于被測金屬平面上，探頭在被測金屬上產生感生渦流，這些渦流的反作用改變線圈的電特性(即線圈阻抗Z＝R+jWL)，分析和測定線圈阻抗的變化就可確定金屬電導率值。目前，常用的線圈阻抗橋路檢測電路一般采用交流電橋(如圖1所示)。
圖1中V為電橋的交流激勵電源；A為電橋平衡零點指示器；探頭L1與輔助臂C1，R1組成測量臂，L1、C1、R1串聯具有提離補償作用；L2、C2、Cx、 R2組成平衡臂，Cx為電橋平衡的可調電容，當探頭檢測到不同金屬電導率值時可調對應Cx值使電橋平衡，通過測量Cx電容值就可以推出金屬的電導率值，電導率值與Cx的關系近似對數函數見圖2。
在實際生產應用中，通過簡單的測量Cx電容值求出電導率方式，存在如下幾個問題。
1、如圖2所示，電導率值與電容Cx關系是近似對數函數關系，非線性嚴重，測量分辯率很不均勻，儀器測量一致性太差。
2、由于電橋電路及探頭檢測靈敏度很高，所以對元器件要求非常嚴格，特別是探頭L1和補償線圈L2的參數要求。實際生產中很難做到每臺儀器的L1、L2參數完全一致，若有微小誤差，電導率值與Cx函數曲線的關系也會變化，引起較大的測量誤差。
3、由渦流阻抗分析法可知，探頭L1的線圈阻抗Z＝R+jWL不僅與被測金屬的電導率值和激勵電源V的頻率有關，而且與探頭本身電感量、線圈電阻R、線圈尺寸及探頭與被測金屬之間的距離(即提離)等參數有關。實際應用中，無法做到每支探頭L1參數完全一致，為了使探頭L1提離得到補償，探頭檢測靈敏度與測量電橋電路匹配，所以需要匹配不同的C1、R1參數。造成了每次更換不同的探頭，就要重新調整R1、C1值，使用極不方便。
實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種精度高、分辨率分布均勻、產品一致性好、調試工藝簡單、探頭可直接更換的渦流導電率儀測量電路。
為實現上述目的，本實用新型的技術解決方案是本實用新型是一種渦流導電率儀測量電路；它包括差分放大電路、單片機、LCD顯示電路、波形整形及功率放大電路、橋路檢測電路、零點放大電路；所述的波形整形及功率放大電路向橋路檢測電路提供交流激勵電源，橋路檢測電路輸出不平衡零點電壓給零點放大電路并經單片機A/D口處理后轉換成正、負電平信號由LCD顯示電路顯示，同時橋路檢測電路上的輸出信號給差分放大電路，經差分放大電路阻抗變換后送到單片機，由單片機處理后將信號輸送給LCD顯示電路顯示；所述的橋路檢測電路輸送給差分放大電路的輸出信號為橋路檢測電路上的變容二極管DVC10和DVC11逆向電壓，該逆向電壓經差分放大電路進行阻抗變換后送單片機A/D口進行數據處理轉換成電導率值信號輸送給LCD顯示電路顯示；所述的橋路檢測電路主要由探頭、平衡電路和變容二極管組成；所述的探頭包括測量電路，該測量電路由串聯在一起電感L1、電容C1、電阻R1組成；所述的平衡電路由串聯在一起電感L2、電容C2、電阻R2組成；所述的變容二極管由2只獨立的變容二極管DVC10和變容二極管DVC11反向串聯組成，變容二極管DVC10逆向電壓由DC/DC隔離電源經電阻R3提供，生成的電容與變容二極管DVC11生成的電容串聯，通過電容C3、C4耦合與電容C2并聯，變容二極管DVC11變容二極逆向電壓Vr由DC/DC隔離電源經電位器P1和電阻R4提供；所述的探頭包括探頭支架、電路板、測量電路和探頭輸出線；所述的探頭支架為柱狀體，電路板設置在探頭支架的中部；所述的測量電路上的電容C1、電阻R1安裝在電路板上，電感L1安裝在探頭支架的一端的敞開的中空孔內。
采用上述方案后，本實用新型具有以下優(yōu)點1、本實用新型用變容二極管替代原可調電容Cx(如圖1、圖5所示)。利用變容二極管電容與加在管極上的逆向電壓Vr成近似對數函數關系(如圖6所示)，由電導率值(如圖2所示)與可調電容Cx的函數關系和圖4變容二極管電容與逆向電壓Vr的函數關系，可求得電導率值與變容二極管Vr關系正好為接近線性的二次函數關系(如圖7所示)，解決了原分辨率分布不均勻現象，提高測量靈敏度。
2、如圖5所示，本實用新型將原測量可調電容Cx值求出電導值方法變?yōu)闇y量變容二極管Vr電壓，可以方便引入計算機系統(tǒng)進行數據處理。如在儀器測量范圍內取數塊不同電導率值的金屬標準塊，通過探頭測量不同電導率值標準塊，找出使檢測電橋平衡時對應的Vr值，輸入計算機，計算機根據各標準塊的Vr值建立一條二次函數的測量曲線，標準塊越多儀器測量精度越高。從而克服了電橋電路元件參數差異產生的影響，大大提高了儀器的測量精度，簡化了儀器生產調試工藝，提高了產品的一致性。
3、本實用新型將原電感(檢測線圈)L1單獨組成的探頭改為由電容C1、電阻R1與L1串聯組成的半橋探頭，這樣在探頭上就可調整輔助臂電容C1、R1參數與檢測線圈L1的匹配，做到每只探頭的提離補償，靈敏度都基本相同，解決了探頭互換問題。
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步的說明。


圖1是習用線圈阻抗橋路檢測電路圖；圖2是習用電導率值與可調電容Cx函數關系圖；圖3是本實用新型的電路框圖；圖4是本實用新型的電路圖；圖5是本實用新型的橋路檢測電路的電路圖；圖6是本實用新型變容二極管電容與逆向電壓Vr的函數關系圖；圖7是本實用新型的電導率值與變容二極管逆向電壓Vr的函數關系圖；圖8是本實用新型探頭的結構示意圖。
具體實施方式
如圖3、圖4所示，本實用新型是一種渦流導電率儀測量電路；它包括按鍵1、穩(wěn)壓電路2、差分放大電路3、單片機4、LCD顯示電路5、波形整形及功率放大電路6、橋路檢測電路7、零點放大電路8、DC/DC隔離電源9。
所述的單片機4的輸入端連接穩(wěn)壓電路2、差分放大電路3、零點放大電路8和按鍵1，其輸出端連接LCD顯示電路5、波形整形及功率放大電路6。所述的橋路檢測電路7輸入端連接波形整形及功率放大電路6、DC/DC隔離電源9，其輸出端連接差分放大電路3和零點放大電路8。
如圖5所示，所述的橋路檢測電路7主要由探頭71、平衡電路72和變容二極管73組成。所述的探頭71包括測量電路，該測量電路由串聯在一起電感L1、電容C1、電阻R1組成；所述的平衡電路72由串聯在一起電感L2、電容C2、電阻R2組成；所述的變容二極管73由2只獨立的變容二極管DVC10和變容二極管DVC11反向串聯組成，變容二極管DVC10逆向電壓由DC/DC隔離電源9經電阻R3提供，生成的電容與變容二極管DVC11生成的電容串聯代原圖1可調電容Cx，通過電容C3、C4耦合與電容C2并聯，變容二極管DVC10用于儀器調零。變容二極管DVC11變容二極逆向電壓Vr由DC/DC隔離電源9V+經電位器P1和電阻R4提供；調節(jié)電位器P1可改變逆向電壓Vr值，使變容二極管DVC11生成不同的電容(不同的金屬電導率值需要不同電容使電橋平衡)。逆向電壓Vr值經差分放大器阻抗變換，送單片機4A/D口轉換成數據，單片機4首先根據數塊標準塊作出測量范圍的標準測試曲線，用這條標準測試曲線測量未知金屬電導率值并顯示。
如圖3、圖4所示，所述的單片機4輸出60khz基準方波給波形整形及功率放大電路6，經波形整形及功率放大電路6上的芯片U7功率放大經輸出變壓器T1輸出正弦波，向橋路檢測電路7提供交流激勵電源；橋路檢測電路7輸出不平衡零點電壓給零點放大電路8并經單片機4A/D口處理后轉換成正、負電平信號由LCD顯示電路5顯示；同時橋路檢測電路7變容二極管DVC11輸出逆向電壓Vr信號給差分放大電路3，經差分放大電路3阻抗變換后輸出給單片機4A/D口，由單片機4進行數據處理轉換為電導率值后將信號輸送給LCD顯示電路5顯示。
如圖8所示，所述的探頭71包括探頭支架711、電路板712、測量電路713和探頭輸出線714。所述的探頭支架711為柱狀體，電路板712設置在探頭支架711的中部；所述的測量電路713上的電容C1、電阻R1安裝在電路板712上，電感L1安裝在探頭支架711的一端的敞開的中空孔7111內。
本發(fā)明的重點就在于用變容二極管替代原可調電容，組成一個新的檢測電橋。
權利要求1.一種渦流導電率儀測量電路；它包括差分放大電路、單片機、LCD顯示電路、波形整形及功率放大電路、橋路檢測電路、零點放大電路；所述的波形整形及功率放大電路向橋路檢測電路提供交流激勵電源，橋路檢測電路輸出不平衡零點電壓給零點放大電路并經單片機A/D口處理后轉換成正、負電平信號由LCD顯示電路顯示，同時橋路檢測電路上的輸出信號給差分放大電路，經差分放大電路阻抗變換后送到單片機，由單片機處理后將信號輸送給LCD顯示電路顯示；其特征在于所述的橋路檢測電路輸送給差分放大電路的輸出信號為橋路檢測電路上的變容二極管DVC10和DVC11逆向電壓，該逆向電壓經差分放大電路進行阻抗變換后送單片機A/D口進行數據處理轉換成電導率值信號輸送給LCD顯示電路顯示；所述的橋路檢測電路主要由探頭、平衡電路和變容二極管組成；所述的探頭包括測量電路，該測量電路由串聯在一起電感L1、電容C1、電阻R1組成；所述的平衡電路由串聯在一起電感L2、電容C2、電阻R2組成；所述的變容二極管由2只獨立的變容二極管DVC10和變容二極管DVC11反向串聯組成，變容二極管DVC10逆向電壓由DC/DC隔離電源經電阻R3提供，生成的電容與變容二極管DVC11生成的電容串聯，通過電容C3、C4耦合與電容C2并聯，變容二極管DVC11變容二極逆向電壓Vr由DC/DC隔離電源經電位器P1和電阻R4提供。
2.根據權利要求1所述的渦流導電率儀測量電路，其特征在于所述的探頭包括探頭支架、電路板、測量電路和探頭輸出線；所述的探頭支架為柱狀體，電路板設置在探頭支架的中部；所述的測量電路上的電容C1、電阻R1安裝在電路板上，電感L1安裝在探頭支架的一端的敞開的中空孔內。
專利摘要本實用新型公開了一種渦流導電率儀測量電路；它包括差分放大電路、單片機、LCD顯示電路、波形整形及功率放大電路、橋路檢測電路、零點放大電路。所述的橋路檢測電路主要由探頭、平衡電路和變容二極管組成；所述的探頭包括串聯在一起電感L1、電容C1、電阻R1；所述的平衡電路串聯在一起電感L2、電容C2、電阻R2；所述的變容二極管由2只獨立的變容二極管反向串聯組成。由于本實用新型用變容二極管替代原可調電容Cx，解決了原分辨率分布不均勻現象，提高測量靈敏度，解決了探頭互換問題，簡化了儀器生產調試工藝，提高了產品的一致性。
文檔編號G01R27/02GK2924546SQ20062006037
公開日2007年7月18日 申請日期2006年6月12日 優(yōu)先權日2006年6月12日
發(fā)明者蔡勝利 申請人:蔡勝利