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提高电感位移传感器的测量灵敏度的方法

电感位移传感器被广泛应用于微小位移量检测中,但在一些工程中现有传感器的测量精度和灵敏度达不到测量要求。

  针对这一问题,对传感器前段信号处理电路进行改进,在传感器上下线圈并联电容形成LC电路,利用LC电路谐振效应改善电路的性能,以提高信号源头的灵敏度。

  并采用Multisim软件对半桥和全桥电路在并联不同大小的电容后的性能进行仿真,并用Matlab对生成的曲线进行最小二乘拟合,比较得出使电路性能最优的电容值和并联方法。结果表明在损失微小线性度的情况下可将灵敏度提高一倍。

  电感位移传感器的实质,是将敏感元件的变化量转化成电压幅值的变化量来进行测量,其广泛应用于检测微小位移量的检测系统中,因此对电感传感器的测量精度和灵敏度要求很高。

  电感位移传感器的灵敏度是指输出电压的增量与侧头位移增量的比。在其他条件相同的情况下提高灵敏度可以提高系统的最小分辨率和精度。提高电感传感器灵敏度的方式有多种,但目前主要都是通过对电感传感器的信号调理电路的改进来实现。

  文中尝试通过谐振电路改变传感器的输出信号,从信号源头增大传感器灵敏度。这种方法相当于对传感器本身进行改进,使得它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。

  1 电感位移传感器改进后电路的模型建立

  1.1 半桥式改进电路

  如图1如果没有C1和C2为普通半桥电路,虚线框中为电感传感器的等效电路,传感器测头的位移带动螺线管中铁芯上下移动,从而改变上下两个线圈的电感值。

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电感位移传感器将两线圈等效成纯电阻和纯电感的串联,如图中R1和L1组成上线圈,R2和L2组成下线圈,输出接在上线圈上。实际传感器中线圈与输出的接线不会变,只是通过铁芯移动来改变电感,所以R1和R2固定不变。输出电压

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