专利名称：一种高温非接触式电涡流位移传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种非接触式电涡流位移传感器，尤其涉及一种可在高温 (220°C -400°C )条件下实现长期精确位移测量的非接触式电涡流位移传感器。
背景技术：
在非接触式位移测量技术中，普遍采用电涡流式位移传感器。此类传感器系统通 常包括探头、高频连接电缆和前置电路三个部分。其中探头是传感器系统获取相关测量信 号的敏感部分。普通的非接触式电涡流位移传感器探头由一个金属电感线圈和绕线骨架用 环氧树脂粘结而成，此类结构的探头难以在220°C以上的工作环境中长期正常工作。前置电 路由振荡电路、检波电路、滤波电路、校正电路和信号转换电路组成(如图1所示)。其测量原理如下振荡器产生一个高频激励信号，该高频激励信号使得电感线圈 产生一个高频交变磁场φ 1，当被测量导体靠近线圈时，在磁场作用范围的表面会产生与此 磁场相交链的电涡流，根据楞次定律可知此电涡流又将产生一个与其大小相等方向相反的 磁场Φ2。这个反向磁场Φ2会阻碍磁场Φ1的变化，当传感器电感线圈与被测量导体间 距离发生变化时，由于电涡流和磁场的作用，使电感线圈的电感量L、等效电阻R都发生变 化，从而使得电感线圈两端电压的幅值发生相应的变化。电涡流效应与被测金属间的距离、 电导率、磁导率、线圈的几何形状、尺寸和电流频率等参数有关。当线圈的材料、几何形状、 尺寸和被测导体的材料确定时，电涡流效应只与电感线圈和被测金属导体间的距离有关。 此时传感器的输出信号为距离的单值函数。通过电路中的振荡电路、检波电路、滤波电路、 校正电路和输出信号转换电路，可以将被测量导体相对于电感线圈的距离变化转换成电流 (或电压)变化，从而实现位移测量。此类位移传感器已在汽轮发电机组、鼓风机、泵、锅炉 空气预热器等大旋转机械的位移变化参数的在线测量和故障诊断方面得到广泛应用。但在 高温环境下-400°C )，其电感线圈的几何形状和电阻R与低温时相比较会发生较大 变化，严重影响测量精度，使得传感器输出的测量值因误差超出允许范围而失去实际测量意义。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种高温非接触式电涡流位移传感器，使其能在高温 (220°C -400°C )环境中长期正常工作并获取精确测量值。本实用新型的目的是通过如下技术方案实现的一种高温非接触式电涡流位移传感器，包括由电感线圈组成的探头、高频连接电 缆和前置电路，所述前置电路是由振荡电路、检波电路、滤波电路、校正电路和输出信号转 换电路组成，其特征在于所述电感线圈由温度系数为-10ppm/°C到-80ppm/°C的合金导线 绕制而成；所述的电感线圈部分被上釉料以约束电感线圈高温时的几何形状改变、保证绝 缘和在恶劣的酸碱环境中对电感线圈的金属导线进行保护；所述校正电路由热电偶和放大 器组成，热电偶位于电感线圈处。热电偶测量端的热电动势经由放大器后输出一个与探头的环境温度成一定关系的电压值(或电流值)。进一步的，所述的振荡电路采用激励信号的频率在1. 2MHz 5. 5MHz，其最佳激励 频率范围为1. 5MHz 3. 5MHz ；绕制电感线圈的合金导线的线径为0. Imm 2. 5mm ；高频传 输线呈正电阻温度系数特性。本实用新型与现有技术相比，具有以下特出技术特点和技术进步该传感器可以 在0°C -400°C温度范围内实现位移测量，特别是实现了 220°C -400°C温度范围内的精确位 移测量，解决了现有技术中非接触式电涡流传感器不能在高温状态-400°C )下长期 精确测量的技术，从而使得该传感器可以在大型旋转机械位移检测中得到更广泛的应用。以下将结合附图和实施例，对本实用新型进行较为详细的说明。
图1为非接触式电涡流位移传感器的系统结构框图。图2为实施例的电路原理图。图3为图2中的校正电路图。
具体实施方式
实施例1，如图1所示，一种高温非接触式电涡流位移传感器，系统结构主要包括 振荡电路1、电感线圈2 (探头)、检波整流电路3、滤波电路4、校正电路5和输出转换电路 6，7为被测量金属导体。电感线圈2通过振荡电路1激励工作，电感线圈2与被测量金属导 体7相互作用产生的信号依次通过检波整流电路3、滤波电路4、校正电路5和输出转换电 路6输出。图2为实施例的电路原理图，包括振荡电路I、电感线圈II、检波整流电路III、 滤波电路IV、校正电路V、输出信号转换电路VI和电源电路VII，图中各部分电路用虚线 框划分开。上述电路都是常规电路。所述的振荡电路采用激励信号的频率在1.2MHZ 5. 5MHz，其最佳激励频率范围为1. 5MHz 3. 5MHz ；高频传输线呈正电阻温度系数特性。如图3所示，校正电路由热电偶A、电压跟随器B、信号放大器C、信号运算电路D顺 序电连接组成，图中各部分用虚线框划分开。热电偶位于电感线圈处。通过调整精密电位 器W1，可以改变经由信号放大器进入信号运放电路的校正信号的幅值。精密电位器Wl的输 出电压值要在电感线圈处于高温工作状态时做最终调整。经过调整，使得测量系统在高温 状态下的输出值与低温状态下的输出值重合，并使得测量系统的输出值与位移的关系呈线 性关系。本实施例的电感线圈使用铜基加镍、锰元素制成的康铜合金导线绕制而成，镍含 量为1.0-2. 0%，锰含量为39-41%，电阻温度系数为-35ppm/°C，其线径为1.0mm。。此类合 金电感线圈和呈正电阻温度系数的高频电缆共同工作时，可使它们的总电阻值在常温和高 温时-400°C )的电阻变化量彡1%。将合金导线绕制在陶瓷骨架后，使用低温玻璃 釉进行烧结定型，使得常温和高温时的线圈几何外形无大的差异。将探头经由高频电缆接 入前置电路，分别在常温条件和高温条件下调整校正电路输出值，使传感器系统输出值与 位移变化量成线性关系。实施例2所述的电感线圈使用铁铬铝合金导线绕制而成，电阻温度系数为-10ppm/°C，其线径为0. Imm0此类合金电感线圈和呈正电阻温度系数的高频电缆共同工 作时，可使它们的总电阻值在常温和高温时-400°C )的电阻变化量彡1%。其余同 实施例1。 实施例3所述的电感线圈使用镍铬合金导线绕制而成，电阻温度系数 为-80ppm/°C，其线径为2. 5mm。此类合金电感线圈和呈正电阻温度系数的高频电缆共同工 作时，可使它们的总电阻值在常温和高温时-400°C )的电阻变化量彡1%。其余同 实施例1。
权利要求1.一种高温非接触式电涡流位移传感器，包括由电感线圈组成的探头、高频连接电缆 和前置电路，所述前置电路是由振荡电路、检波整流电路、滤波电路、校正电路和输出信号 转换电路组成；其特征在于所述的电感线圈由温度系数为-10ppm/°c到-80ppm/°c的合金 导线绕制而成；所述的电感线圈部分被上釉料以约束；所述的校正电路由热电偶和放大器 组成，热电偶位于电感线圈处。
2.按照权利要求1所述的高温非接触式电涡流位移传感器，其特征在于所述的釉料 为玻璃釉。
专利摘要本实用新型公开了一种高温非接触式电涡流位移传感器，主要包括电感线圈、高频连接电缆和振荡电路、检波电路、滤波电路、校正电路和信号转换电路组成的前置电路，其特点是电感线圈采用温度系数为-10ppm/℃到-80ppm/℃的合金导线绕制而成；并在所述的系统中加入了校正电路。该传感器可以在20℃-400℃温度范围内实现精确的位移测量，解决了现有非接触式电涡流位移传感器不能在高温状态下、大温度变化范围长期精确测量的技术问题，从而使得该传感器可以在大型旋转机械大变温环境下的位移监测中被更为广泛应用。
文档编号G01B7/02GK201819663SQ201020530189
公开日2011年5月4日 申请日期2010年9月14日 优先权日2010年9月14日
发明者刘其权, 李一平, 肖先勇, 金黄 申请人:深圳东方锅炉控制有限公司