专利名称:谐振电桥传感器的制作方法
本实用新型涉及了一种谐振电桥传感器。它适用于检测金属物表面覆盖的非金属层厚度。
现有的用于同样目的的传感器，是采用振荡器激励谐振线圈工作的。如联帮德国专利(专利号2943504)的传感器，它用于检测涂漆车身的覆盖层厚度。传感器的探头接触探测表面，就能探知金属板至探头之间的距离，即漆层厚度。其原理是本来处于谐振状态的振幅由于厚度的差异引起不同的变化，变化程度反映漆层的均匀度。这种形式的传感器易受空间电磁场和环境温度的影响，使得检测灵敏度受到限制。
本实用新型的任务是提供一种测试精度高，抗干扰能力强的测试装置。
本实用新型的任务是以下的方式完成的谐振电桥传感器是由电容器C1、C2和电感器L1、L2组成。电桥内参数的微小变化将引起电桥输出的电压V0变化。决定谐振回路的品质因数Q1和Q2与作用距离有关，当传感器检测面选在线圈L1端面上时，金属至电感器L1的距离小于电感L2的距离，结果Q1值下降高于Q2值，电桥的平衡被破坏，电桥输出V0不再是零从而达到了检测的目的，实现了本实用新型的任务。
本实用新型的特点由于电桥的对称性可消除空间电磁场的干扰，因而测量结果可达到精确、可靠。抗干扰能力强，结构简单，耗电少。
以下结合附图作进一步说明图1是传感器原理图。图2是传感器的内部结构图。
参照图1，电容器C1电感器L1组成第一串联谐振回路，电容器C2电感器L2组成第二串联谐振回路。由这两个串联谐振回路组成谐振电桥。其激励电压Vi从电容器C1、C2连接点A和电感器L1、L2连接点B输入，其输出电压V0从第一串联谐振回路连接点C和第二串联谐振回路连接点D引出。在AB上加桥压Vf，电桥平衡时CD端输出电压V0为零或接近零。
当金属靠近传感器探测面时，由于金属的锅流损耗或者说由于金属对谐振回路的阻尼，谐振回路的品质因数Q值下降，谐振电压减少，变化量△V取决于金属的面积或直径、材料成份和金属探头探测面的距离，当金属尺寸和种类一定时，测量结果仅与探测距离即介质厚度有关。金属离探头越近，电桥输出越大。
当探测面选在L1端面上时，电容器C2电感器L2便成为补偿桥臂，由于补偿桥臂的作用，传感器因而获得温度补偿和抗干扰能力，这是本实用新型区别于已有技术和获得一系列优点的根本原因。
电感器电容器参数选择适当时使谐振回路的Q值较高。这些参数的微小变化将引起电桥输出较大电压，检测灵敏度较高时，电容器C1、C2和电感器L1、L2温度特性的一致性显得特别重要，只有一致性得到满足时电桥在非测量状态下才能保持平衡，从而达到本实用新型的目的。
附图2是谐振电桥传感器内部结构图。A和B为罐形磁芯，C为屏蔽盒，罐形磁芯内有电感线圈L1和L2，电容器C1和C2固定在罐形磁芯旁边，屏蔽盒用非铁磁材料制成。
为了便于与放大器连接，特别是灵敏度设计较高时，采用耦合变压器T，变压器T由初级线圈L3、次级线圈L4和磁路闭合的罐形磁芯组成。信号源产生交流电压加在初级线圈L3上，耦合到次级线圈L4然后加在电桥AB点。
尽管电容器C1、C2取同一标称值，并经过温度试验，保证在给定的温度区间内相对误差很小。电感器L1、L2圈数相同，内阻一样，但事实上差别总是有的，电桥未经调整不可能处于平衡状态。严重的不平衡致使电桥不能正常工作。为了达到所需的平衡，在屏蔽盒表面适当部位加铜片和软磁铁氧体，软磁铁氧体放在电感量较小的谐振线圈端面上。经过调整，使得两个谐振回路的Q值相等，谐振频率相同，于是电桥达到完全平衡。这种调整方法既简单又容易达到设计要求。
发明人曾作过一个实施例。利用本实用新型的传感器就能定量地检测钢板上0.1cm至20cm的非金属覆盖层厚度，测量误差很小。
采用这种传感器，还可以把输入的各种机械的物理量，如位移、振动、压力，温度等参数转换成电量输出。因此能满足信息的远距离传输和控制等。利用本技术可制造重量小于100克的微型谐振电桥传感器大于1000克的高灵敏度精密传感器。
权利要求
1.一种由谐振线圈和谐振电容组成的传感器装置，其特征在于所述的装置由两个串联谐振回路组成谐振电桥，第一谐振回路由电容器C1电感器L1组成，第二串联谐振回路由电容器C2电感器L2组成，其激励电压Vi从电容器C1、C2连接点A和电感器L1、L2连接点B输入，其输出电压Vo从第一串联谐振回路连接点C和第二串联回路连接点D引出，电容器C1、C2电感器L1、L2紧固在屏蔽盒内。
2.根据权利要求
1所述的装置，其特征在于电容器C1C2有相同的电容量和温度特性，电感器L1、L2有相同的电感量和温度特性。
3.根据权利要求
1或2所述的装置，其特征在于屏蔽盒用非铁磁材料制成，屏蔽盒表面有铜片和软磁铁氧体，其位置在电桥达到完全平衡点之处。
专利摘要
本实用新型公开了一种谐振电桥传感器。它适用于检测金属物表面覆盖的非金属层厚度。现有的用于同样目的的传感器，是采用振荡器激励谐振线圈工作的。这种形式的传感器易受空间电磁场和环境温度的影响，灵敏度受到限制。本实用新型应用电桥原理，利用电桥的对称性，因而获得温度补偿能力和消除了空间电磁场的干扰，实用检测灵敏度高，耗电少。本实用新型通过实际试用取得了良好的效果。
文档编号G01B7/06GK86208757SQ86208757
公开日1987年11月11日 申请日期1986年11月6日
发明者刘铁根 申请人:交通部第四航务工程局科研所导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan