电容组成串联谐振，谐振的条件wL = 1/Wc， 串联谐振的主要特征电路阻抗最小且呈纯阻性，谐振时，电路中的电流最大。调整电容C2 使LC谐振，此时线圈产生磁场的效率最高，检测距离也最远。
[0036] 如图4所示，第一至第四铜线LU L4组成四个线圈，在此规定第一铜线Ll与第三 铜线L3 -组，第二铜线L2与第四铜线L4 一组，采用双线并绕的方式，无论哪一组线圈在前 或是在后，均没有影响，同时在LU L3和L2、L4中间提取有用信号进行信号的处理，从图上 可以看出这4个线圈相似于桥式电路，当外界环境变化趋于稳定后，线圈均发生相应的变 化，但是比例关系没有改变，利用这一点可以很好的解决线圈没有铁氧体温飘差的问题。
[0037] 信号处理电路，以图5为例，信号处理电路包括并接在线圈的两个输出端之间的 第一电位器REl以及第二电位器RE2,第一电位器REl中的滑动电刷接地；第二电位器RE2 中的滑动电刷通过第五电容C5接地；线圈的一个输出端通过第三电容C3与差分放大器 IC3的正极输入端相连，另一个输出端通过第四电容C4与差分放大器IC3的负极输入端相 连。
[0038] 针对信号的处理，将前面提取出来的两路信号送入差分放大器，由于绕制的线圈 存在差异，故两路信号始终不一致，为了解决这个问题，在输入的前端，两信号之间并上两 个电位器，其中一个需要接电容C5在接到GND，由于两信号不一致，有可能存在幅度的差 异，相位的差异，进过差分放大后，波形较大，由于选择的放大倍数的关系，差分后得到的波 形也有可能失真，所以这两个电位器很关键，主要作用是对输入信号幅度相位做调节，使之 平衡或是近似，差分后得到的波形信号也就最小。
[0039] 在金属靠近感应面的时候，在金属上产生的涡流磁场，最先影响前端线圈，是此桥 式电路平衡打破，输入信号存在明显差异，进过差分放大后信号会产生较大变化。
[0040] 此类电涡流传感器在强磁环境下，线圈均受到50Hz的强磁干扰，提取出的信号叠 加了这个干扰信号，运用差分电路，可以有效的将95%的此干扰信号滤除，以此达到抗强磁 的能力。
[0041] 故此线圈结构，配合差分放大电路，可以极高的灵敏度，同时具有较远的检测距 离，具备较强的抗干扰能力。
[0042] 选频滤波电路，以图6为例，电路包括第十电阻R10,第十电阻RlO的一端与信号处 理电路的输出端相连，第十电阻RlO的另一端通过第六电容C6与第四运算放大器IC4的负 极输入端相连；第十电阻RlO与第六电容C6的连接处还通过第十二电阻R12接地；第十电 阻RlO与第六电容C6的连接处还通过第七电容C7与第四运算放大器IC4的输出端相连； 第四运算放大器IC4的负极输入端还通过第十一电阻Rll与第四运算放大器IC4的输出端 相连；其中，第十一电阻Rll的阻值与第十电阻RlO以及第十二电阻R12并联后的阻值之比 大于10000。
[0043] 如前所述，信号上存在50Hz的干扰信号，随进过差分电路滤除了大部分的干扰信 号，为了达到最佳的抗强磁能力，这里增加了二阶带通滤波器，也是一个选频电路。如图6 所示是一个多路负反馈二阶有源带通滤波器，采用单运放单电源供电模式，此电路的上限 截止频率和下限截止频率可以非常的接近，具有极佳的频率选择性，C6 = C7 = C，Req是 RlO和R12并联的值。品质因数Q等于中心频率除以带宽，Q = Fc/BW。
【主权项】
1. 一种基于HALIOS的抗强磁干扰的电涡流传感器，其特征在于，包括PCB板，所述PCB 板上包括： 线圈，所述线圈的数量为两组，所述两组线圈前、后排列，其中外组线圈由第一铜线 (LI)以及第四铜线（L4)采用双股并列的结构绕制，内组线圈由第二铜线（L2)以及第三铜 线（L3)采用双股并列的结构绕制； 脉冲发生器； 电子开关（IC2)，其输入端与所述脉冲发生器的输出端相连，其输入端通过第二电容 (C2)分别与第一铜线（LI)的一端以及第二铜线（L2)的一端相连；所述第一铜线（LI)的 另一端通过第三铜线（L3)接地；所述第二铜线（L2)的另一端通过第四铜线（L4)接地；所 述第一铜线（LI)与所述第三铜线（L3)的连接处以及所述第二铜线（L2)与所述第四铜线 (L4)的连接处为线圈的两个输出端； 信号处理电路，其输入端与所述线圈的输出端相连； 选频滤波电路，其输入端与所述信号处理电路的输出端相连。
2. 根据权利要求1所述的电涡流传感器，其特征在于， 所述脉冲发生器包括第一运算放大器（ICl)，所述第一运算放大器（ICl)的负极输入 端通过第一电容（Cl)接地；所述第一电容（Cl)每摄氏度变化在30ppm以内。
3. 根据权利要求1所述的电涡流传感器，其特征在于， 所述信号处理电路包括并接在所述线圈的两个输出端之间的第一电位器（REl)以及 第二电位器（RE2)，所述第一电位器（REl)中的滑动电刷接地；所述第二电位器（RE2)中的 滑动电刷通过第五电容（C5)接地；所述线圈的一个输出端通过第三电容（C3)与差分放大 器（IC3)的正极输入端相连，另一个输出端通过第四电容（C4)与差分放大器（IC3)的负极 输入端相连。
4. 根据权利要求1所述的电涡流传感器，其特征在于， 所述选频滤波电路包括第十电阻（RlO)，所述第十电阻（RlO)的一端与所述信号处理 电路的输出端相连，所述第十电阻（RlO)的另一端通过第六电容（C6)与第四运算放大器 (IC4)的负极输入端相连；所述第十电阻（RlO)与所述第六电容（C6)的连接处还通过第 十二电阻（R12)接地；所述第十电阻（RlO)与所述第六电容（C6)的连接处还通过第七电容 (C7)与所述第四运算放大器（IC4)的输出端相连；所述第四运算放大器（IC4)的负极输入 端还通过第十一电阻（Rll)与所述第四运算放大器（IC4)的输出端相连；其中，第十一电阻 (Rll)的阻值与第十电阻（RlO)以及第十二电阻（R12)并联后的阻值之比大于10000。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的电涡流传感器，其特征在于， 还包括放大输出电路，其输入端与所述选频滤波电路的输出端相连。
【专利摘要】本发明公开了一种基于HALIOS的抗强磁干扰的电涡流传感器，包括PCB板，PCB板上包括两组前、后排列的线圈，其中外组线圈由第一铜线以及第四铜线采用双股并列的结构绕制，内组线圈由第二铜线以及第三铜线采用双股并列的结构绕制；电子开关，其输入端与脉冲发生器的输出端相连，其输入端通过第二电容分别与第一铜线的一端以及第二铜线的一端相连；第一铜线的另一端通过第三铜线接地；第二铜线的另一端通过第四铜线接地；第一铜线与第三铜线的连接处以及第二铜线与第四铜线的连接处为线圈的两个输出端；信号处理电路，其输入端与线圈的输出端相连；选频滤波电路，其输入端与信号处理电路的输出端相连。本发明不仅检测距离远，而且还具有很好的抗强磁能力。
【IPC分类】G01D5-14
【公开号】CN104729544
【申请号】CN201510043821
【发明人】谢勇, 许用疆, 甘海苗
【申请人】上海兰宝传感科技股份有限公司
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年1月28日