一种电涡流传感器的探头及电涡流传感器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种电涡流传感器的探头及电涡流传感器。所述电涡流传感器的探头包括检测线圈和温度补偿线圈，所述检测线圈与探头的探测面平行，所述温度补偿线圈垂直于所述检测线圈，且不超过所述检测线圈的内侧线圈所在平面，其中所述检测线圈的内侧线圈为与所述探测面距离最短的一匝检测线圈。本实用新型解决现有电涡流传感器因温漂导致检测精度不高或因温度补偿造成探头体积较大的问题，实现保证检测精度的基础上减小探头尺寸，达到温度补偿范围广、探头尺寸小的效果。
【专利说明】
-种电满流传感器的探头及电满流传感器
技术领域
[0001] 本实用新型实施例设及测距设备，尤其设及一种电满流传感器的探头及电满流传 感器。
【背景技术】
[0002] 电满流位移传感器由于具有非接触、测量范围大、灵敏度高、结构简单、不受非金 属材料影响等众多优点，在检测领域得到了广泛的应用。
[0003] 普通的电满流位移传感器的探头是由一个扁平的线圈和固定线圈的非金属骨架 组成。由于线圈和骨架通常采用普通的材料，如果传感器探头的环境溫度变化不大，传感器 的输出受溫度的影响就比较小，传感器的输出能够准确地反映被测位移的大小。当传感器 的环境溫度超出传感器的正常工作溫度后，传感器探头的材料不仅不能够承受高溫的作 用，而且高溫环境会使传感器的电阻、电感W及几何尺寸发生明显的变化，致使电满流位移 传感器的输出不能够准确地反映被测位移的大小。
[0004] 目前，市场上的电满流位移传感器的溫度补偿是在前置器中进行算法补偿，该方 法补偿精度较低。另外，市场上采用在传感器的头部采用一些技术措施来减小环境溫度对 传感器电气参数的影响的传感器也较多，如用多股辫线或用低溫度系数的导线绕制线圈， 该方式的补偿效果有限。另外，现有技术中还有对传感器的检测线圈进行补偿减小环境溫 度对线圈输出特性的影响的方案，如采用无感补偿线圈或用负溫度系数电阻对线圈溫度进 行补偿等，采用该补偿方法设计的探头尺寸会变长，在某些情形下不利于安装与位移检 测。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型提供一种电满流传感器的探头及电满流传感器，W实现保证检测精度 的基础上减小探头尺寸，达到溫度补偿范围广、探头尺寸小的效果。
[0006] 第一方面，本实用新型实施例提供了一种电满流传感器的探头，包括检测线圈和 溫度补偿线圈，所述检测线圈与探头的探测面平行，所述溫度补偿线圈垂直于所述检测线 圈，且不超过所述检测线圈的内侧线圈所在平面，其中所述检测线圈的内侧线圈为与所述 探测面距离最短的一应检测线圈。
[0007] 第二方面，本实用新型实施例还提供了一种电满流传感器，包括前置器、延伸电缆 和上述第一方面的探头；
[000引所述检测线圈的检测线圈引出线通过延伸电缆与所述前置器电连接；
[0009] 所述溫度补偿线圈的补偿线圈引出线通过延伸电缆与所述前置器电连接；
[0010] 所述前置器，用于接收所述检测线圈的检测信号和所述溫度补偿线圈的补偿信 号，对所述检测信号和所述补偿信号进行差分运算，W消除所述检测线圈的溫漂。
[0011] 本实用新型通过在探头中增加与检测线圈垂直的溫度补偿线圈，对所述检测线圈 进行溫度补偿，消除溫漂，提高检测精度；同时，由于所述检测线圈与所述溫度补偿线圈相 垂直，能够消除两个线圈之间的满流场影响，得到更广的溫度补偿范围。本实用新型解决现 有电满流传感器因溫漂导致检测精度不高或因溫度补偿造成探头体积较大的问题，实现保 证检测精度的基础上减小探头尺寸，达到溫度补偿范围广、探头尺寸小的效果。
【附图说明】
[0012] 图1是本实用新型实施例一中的一种电满流传感器的探头的平面示意图；
[0013] 图2是本实用新型实施例一中的一种电满流传感器的探头中检测线圈和溫度补偿 线圈的立体示意图；
[0014] 图3是本实用新型实施例二中的一种电满流传感器的探头的平面示意图；
[0015] 图4是本实用新型实施例Ξ中的一种电满流传感器的探头的平面示意图；
[0016] 图5是本实用新型实施例四中的另一种电满流传感器的探头的平面示意图；
[0017] 图6是本实用新型实施例五中的另一种电满流传感器的探头的平面示意图；
[0018] 图7是本实用新型实施例六中的一种电满流传感器的结构框图；
[0019] 图8是本实用新型实施例屯中的一种电满流传感器中前置器的结构框图。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可W理解的是，此处 所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说 明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
[0021 ]实施例一
[0022] 图1为本实用新型实施例一提供的一种电满流传感器的探头的平面示意图，本实 施例可适用于保证检测精度的基础上减小探头尺寸的情况，具体包括:检测线圈1和溫度补 偿线圈2,所述检测线圈1与探头3的探测面31平行，所述溫度补偿线圈2垂直于所述检测线 圈1，且不超过所述检测线圈1的内侧线圈所在平面，其中所述检测线圈1的内侧线圈为与所 述探测面31距离最短的一应检测线圈。
[0023] 根据法拉第电磁感应定律，当探头3中的检测线圈1通W正弦交变电流ii时，检测 线圈1周围空间必然产生正弦交变磁场化，它使置于此磁场中的被测金属导体表面产生感 应电流，即电满流。与此同时，电满流i2又产生新的交变磁场出;出与化方向相反，并起削弱化 的磁场强度的作用，从而导致检测线圈1的等效电阻相应地发生变化。其变化程度取决于被 测金属导体的电阻率P，磁导率μ，线圈与金属导体的距离x，W及线圈激励电流的频率f等参 数。如果只改变上述参数中的距离X，而其余参数保持不变，则检测线圈1的等效电阻Z就成 为关于距离X的单值函数。从而，可W通过检测线圈1的等效电阻Z确定距离X的大小。
[0024] 然而，在溫度较高的情况下，检测线圈1的输出信号会受到溫度的影响，导致电满 流传感器的输出信号产生较大的误差。因而，在所述电满流传感器的探头3中增加溫度补偿 线圈2,根据溫度补偿线圈2的溫漂抵消掉检测线圈1的溫漂。其中，溫度补偿线圈2优选为与 所述检测线圈1的结构和电气参数相同。进一步的，可W采用相同的漆包线分别绕制检测线 圈1和溫度补偿线圈2,且检测线圈1与溫度补偿线圈2均为应线圈束，其中L为线 圈的外径与内径之差，W为线圈的宽度。由于溫度补偿线圈2作为检测线圈1的基准，通过检 测线圈引出线11将检测线圈1的等效电阻Zi随距离X变化的输出信号输出至前置器，同时， 通过补偿线圈引出线21将溫度补偿线圈2的等效电阻Z2随距离X变化的输出信号输出至前 置器。随着溫度的变化两个线圈的阻抗均发生相同变化，通过前置器进行差分运算得到的 两个线圈阻抗差值保持不变，因此，通过溫度补偿线圈2能够有效的对检测线圈1进行溫度 补偿。
[0025]参见图1所述，所述检测线圈1与探头3的探测面31平行，所述溫度补偿线圈2垂直 于所述检测线圈1。通过外围电路分别向检测线圈1和溫度补偿线圈2通W频率和幅值均相 同的激励信号。在检测线圈1周围空间必然产生一个高频震荡的磁场，根据右手螺旋定则可 知，磁场方向垂直于被测物4。在溫度补偿线圈2周围空间也必然产生一个高频震荡的磁场， 根据右手螺旋定则可知，磁场方向平行于被测物4。此时，溫度补偿线圈2的磁场不会干扰检 测线圈1的磁场，在位移检测过程中，达到对溫度进行了补偿，并且未引入由于两个线圈之 间电磁影响而产生的新误差的目的。
[00%]参见图2所述，检测线圈1平行于被测物4,并且溫度补偿线圈2垂直于所述检测线 圈1，且不超过所述检测线圈1的内侧线圈所在平面，其中所述检测线圈1的内侧线圈为与所 述探测面31距离最短的一应检测线圈。由于在实际封装时，检测线圈1与探头3的探测面31 之间的距离较小，若溫度补偿线圈2超出检测线圈，则会影响封装。为了便于封装，采用溫度 补偿线圈2不超过检测线圈1的内侧线圈所在平面的设计方式。
[0027]本实施例的技术方案，通过在探头3中增加与检测线圈垂直的溫度补偿线圈2,对 所述检测线圈进行溫度补偿，消除溫漂，提高检测精度；同时，由于所述检测线圈与所述溫 度补偿线圈2相垂直，能够消除两个线圈之间的满流场影响，得到更广的溫度补偿范围。本 实施例的技术方案解决现有电满流传感器因溫漂导致检测精度不高或因溫度补偿造成探 头3体积较大的问题，实现保证检测精度的基础上使传感器的探头3长度减小20%-30%，达 到溫度补偿范围广、探头3尺寸小的效果。
[002引实施例二
[0029] 图3是本实用新型实施例二中的一种电满流传感器的探头的平面示意图。本实施 例的技术方案在上述实施例的基础上，对检测线圈1和溫度补偿线圈2的位置进行具体限 定，具体包括:所述检测线圈1与所述溫度补偿线圈2的轮廓均为圆形，所述检测线圈1的内 侧线圈的直径与所述溫度补偿线圈2的外轮廓相切。运样设计的好处在于消除溫度补偿线 圈2对检测线圈1的满流场影响的同时减小了探头尺寸。
[0030] 实施例Ξ
[0031] 图4是本实用新型实施例Ξ中的一种电满流传感器的探头的平面示意图。本实施 例的技术方案在实施例一的基础上，对检测线圈1和溫度补偿线圈2的位置进行具体限定， 具体包括:所述检测线圈1与所述溫度补偿线圈2的轮廓均为圆形，所述检测线圈1的内侧线 圈的直径与所述溫度补偿线圈2的外轮廓相离，且所述检测线圈1的外侧线圈的直径与所述 溫度补偿线圈2的外轮廓相交，其中，所述检测线圈1的外侧线圈为与所述探测面距离最远 的一应检测线圈。运样设计的好处在于消除溫度补偿线圈2对检测线圈1的满流场影响的同 时减小了探头尺寸。
[00创实施例四
[0033]图5是本实用新型实施例四中的一种电满流传感器的探头的平面示意图。本实施 例的技术方案在实施例一的基础上，对检测线圈1和溫度补偿线圈2的位置进行具体限定， 具体包括:所述检测线圈1与所述溫度补偿线圈2的轮廓均为圆形，所述检测线圈1的外侧 线圈的直径与所述溫度补偿线圈2的外轮廓相切，其中，所述检测线圈1的外侧线圈为与所 述探测面距离最远的一应检测线圈。运样设计的好处在于消除溫度补偿线圈2对检测线圈1 的满流场影响的同时减小了探头尺寸。
[0034] 实施例五
[0035] 图6是本实用新型实施例五中的一种电满流传感器的探头的平面示意图。本实施 例的技术方案在实施例一的基础上，对检测线圈1和溫度补偿线圈2的位置进行具体限定， 具体包括:所述检测线圈1与所述溫度补偿线圈2的轮廓均为圆形，所述检测线圈1的外侧线 圈的直径与所述溫度补偿线圈2的外轮廓相离，其中，所述检测线圈1的外侧线圈为与所述 探测面距离最远的一应检测线圈。运样设计的好处在于消除溫度补偿线圈2对检测线圈1的 满流场影响的同时减小了探头尺寸。
[0036] 实施例六
[0037] 图7是本实用新型实施例六中的一种电满流传感器的结构框图。该电满流传感器 包括前置器730、延伸电缆720和上述任一实施例的探头710;
[0038] 所述检测线圈的检测线圈引出线通过延伸电缆720与所述前置器730电连接；
[0039] 所述溫度补偿线圈的补偿线圈引出线通过延伸电缆720与所述前置器730电连接；
[0040] 所述前置器730,用于接收所述检测线圈的检测信号和所述溫度补偿线圈的补偿 信号，对所述检测信号和所述补偿信号进行差分运算，W消除所述检测线圈的溫漂。
[0041] 本实施例的技术方案，通过采用上述实施例中记载的探头710,实现两个线圈磁场 垂直互不影响，既能够消除两个线圈之间的满流场影响，又可W进行溫度补偿，达到减小传 感器探头体积的目的，进而，有效地减小传感器体积，并且由于溫度补偿线圈的添加，使前 置器730中的运算形成闭环回路，能够有效的对检测线圈进行溫度反馈补偿。
[0042] 实施例屯
[0043] 图8是本实用新型实施例屯中的一种电满流传感器中前置器的结构框图。本实施 例的技术方案在实施例屯的基础上，进一步对前置器的结构进行限定，具体包括:差分电路 731、检波电路732、放大滤波电路733和处理器734;
[0044] 所述差分电路731分别与所述检测线圈和溫度补偿线圈电连接，用于接收所述检 测信号和所述补偿信号，输出差分信号至所述检波电路732;
[0045] 所述检波电路732与所述放大滤波电路733电连接，用于接收所述差分信号，输出 低频信号至所述放大滤波电路733;
[0046] 所述放大滤波电路733与所述处理器734电连接，用于接收所述低频信号，对所述 低频信号进行放大处理和滤波处理得到输出信号，将所述输出信号输入所述处理器734;
[0047] 所述处理器734,用于对所述输出信号进行线性校正操作得到检测结果。
[0048] 参见图8所示，检测线圈的输出电压为VI，溫度补偿线圈的输出电压为V2,通过差分 电路731对Vi和V2进行减法运算得到差分信号，差分信号的电压为V，目PV = Vi-V2。
[0049] 在探头处于高溫状态下，检测线圈输出电压Vi与溫度补偿线圈输出电压V2均会产 生溫漂，两个线圈尺寸与结构参数相同，溫度对检测线圈与溫度补偿线圈产生的溫漂相同 (主要为线圈的等效电阻变化产生），在该溫度下产生的溫漂为Vr，在当前高溫情况下的输 出电压Vout，即Vout=(Vl±VR)-(V2±VR)=V广V2 = V。因此，在高溫环境中，电满流传感器的差 分电路731处理后输出总电压Vnut在溫度补偿线圈作用下与正常环境中输出的差分信号的 电压V相同，因此，溫度补偿线圈有效的对电满流传感器中检测线圈因高溫产生的溫漂进行 补偿。差分电路731输出差分信号至所述检波电路732,经检波后输出低频信号至放大滤波 电路733。放大滤波电路733接收所述低频信号，对所述低频信号进行放大处理和滤波处理 得到输出信号，将所述输出信号输入所述处理器734。经过模拟信号转数字信号(A/D)的操 作W及线性校正操作得到检测结果。
[0050]注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会 理解，本实用新型不限于运里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明 显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过W上实施例 对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于W上实施例，在不脱离 本实用新型构思的情况下，还可W包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附 的权利要求范围决定。
【主权项】
1. 一种电满流传感器的探头，包括检测线圈和溫度补偿线圈，其特征在于，所述检测线 圈与探头的探测面平行，所述溫度补偿线圈垂直于所述检测线圈，且不超过所述检测线圈 的内侧线圈所在平面，其中所述检测线圈的内侧线圈为与所述探测面距离最短的一应检测 线圈。2. 根据权利要求1所述的探头，其特征在于，所述检测线圈与所述溫度补偿线圈的结构 和电气参数相同。3. 根据权利要求1所述的探头，其特征在于，所述检测线圈与所述溫度补偿线圈均为 应线圈束，其中L为线圈的外径与内径之差，W为线圈的宽度。4. 根据权利要求1至3中任一所述的探头，其特征在于，所述检测线圈与所述溫度补偿 线圈的轮廓均为圆形，所述检测线圈的内侧线圈的直径与所述溫度补偿线圈的外轮廓相 切。5. 根据权利要求1至3中任一所述的探头，其特征在于，所述检测线圈与所述溫度补偿 线圈的轮廓均为圆形，所述检测线圈的内侧线圈的直径与所述溫度补偿线圈的外轮廓相 离，且所述检测线圈的外侧线圈的直径与所述溫度补偿线圈的外轮廓相交，其中，所述检测 线圈的外侧线圈为与所述探测面距离最远的一应检测线圈。6. 根据权利要求1至3中任一所述的探头，其特征在于，所述检测线圈与所述溫度补偿 线圈的轮廓均为圆形，所述检测线圈的外侧线圈的直径与所述溫度补偿线圈的外轮廓相 切，其中，所述检测线圈的外侧线圈为与所述探测面距离最远的一应检测线圈。7. 根据权利要求1至3中任一所述的探头，其特征在于，所述检测线圈与所述溫度补偿 线圈的轮廓均为圆形，所述检测线圈的外侧线圈的直径与所述溫度补偿线圈的外轮廓相 离，其中，所述检测线圈的外侧线圈为与所述探测面距离最远的一应检测线圈。8. -种电满流传感器，包括前置器和延伸电缆，其特征在于，还包括权利要求1至7中任 一所述的探头； 所述检测线圈的检测线圈引出线通过延伸电缆与所述前置器电连接； 所述溫度补偿线圈的补偿线圈引出线通过延伸电缆与所述前置器电连接； 所述前置器，用于接收所述检测线圈的检测信号和所述溫度补偿线圈的补偿信号，对 所述检测信号和所述补偿信号进行差分运算，W消除所述检测线圈的溫漂。9. 根据权利要求8所述的电满流传感器，其特征在于，所述前置器包括差分电路、检波 电路、放大滤波电路和处理器； 所述差分电路分别与所述检测线圈和溫度补偿线圈电连接，用于接收所述检测信号和 所述补偿信号，输出差分信号至所述检波电路； 所述检波电路与所述放大滤波电路电连接，用于接收所述差分信号，输出低频信号至 所述放大滤波电路； 所述放大滤波电路与所述处理器电连接，用于接收所述低频信号，对所述低频信号进 行放大处理和滤波处理得到输出信号，将所述输出信号输入所述处理器； 所述处理器，用于对所述输出信号进行线性校正操作得到检测结果。
【文档编号】G01B7/02GK205619868SQ201620147484
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年2月25日
【发明人】刘志昌, 黄伟才, 耿继青
【申请人】珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司