检波电路、前置器及电涡流传感器的制作方法

本实用新型实施例涉及测距设备电气技术，尤其涉及一种检波电路、前置器及电涡流传感器。

背景技术：

随着加工精度的提高，工业系统中对微小位移的测量需求越来越多，尤其是高精度加工设备，一般要求分辨率在微米数量级。这就对位移传感器提出了越来越高的精度要求，电涡流传感器因其优良的特性在工业现场中得到了越来越多的应用。

传统的电涡流传感器系统一般采用半波检波，图1为常用的半波检波电路原理图。半波检波电路是一种利用二极管的单向导通特性来进行检波的常见电路。

由于二极管的特性是温度的函数，温度对二极管参数的影响很大。对于二极管而言，温度每升高10℃，其反向饱和电流将增加一倍左右；温度每升高1℃，在同样的工作电流下，其正向压降约减小2～2.5mV。因此，现有技术所存在的缺陷是，检波电路容易受温度的影响，产生温度漂移，导致测量精度下降。

技术实现要素：

本实用新型实施例提出一种检波电路、前置器及电涡流传感器，以有效减小温度对检波电路造成的影响，能够提高前置器的输出精度和电涡流传感器的测量精度。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种检波电路，包括：

输入端，用于接收输入的谐振信号；

分压电路，与输入端相连，分压电路中设置引出端，用于对谐振信号分压后输出谐振分压信号；

信号选择器，分别与输入端和引出端相连，用于获取谐振信号和谐振分压信号，用于将谐振信号的前半周期信号和谐振分压信号的后半周期信号拼合为第一选择信号，将谐振信号的后半周期信号和谐振分压信号的前半周期信号拼合为第二选择信号，并输出第一选择信号和第二选择信号；

差分运算电路，包括正相输入端、反相输入端和输出端，正相输入端用于接收第一选择信号，反相输入端用于接收第二选择信号，差分运算电路用于将第一选择信号和第二选择信号进行差分运算，运算得到的检波信号从输出端输出。

上述检波电路中，可选地，分压电路包括串联的至少两个电阻，引出端位于电阻之间的连接点。

上述检波电路中，可选地，分压电路包括第一电阻和第二电阻，第一电阻一端接地，第二电阻的阻值是第一电阻阻值的倍。

上述检波电路中，可选地，第一电阻阻值范围为1k～100k。

上述检波电路中，可选地，电阻的阻值精度大于等于0.5％。

上述检波电路中，可选地，电阻的温漂系数小于等于20ppm。

上述检波电路中，可选地，差分运算电路为运放差分运算电路或三极管差分运算电路。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种前置器，包括本实用新型任意实施例所提供的检波电路，还包括：

激励源电路，用来产生激励源信号；

分压电阻，串联在激励源电路和LC并联谐振电路之间，用于对激励源信号进行分压；

LC并联谐振电路，与分压电阻和检波电路连接，用来接收分压后的激励源信号，输出谐振信号给检波电路；

滤波电路，连接检波电路，接收检波电路的输出信号，对信号进行滤波处理后输出。

上述前置器中，可选地，激励源电路包括控制芯片电路或晶振电路。

上述前置器中，可选地，分压电阻的阻值不超过10k欧姆。

第三方面，本实施例提供了一种电涡流传感器，包括本实用新型任意实施例所提供的前置器，还包括探头和电缆，所述探头通过电缆和前置器连接。

本实用新型实施例提供的技术方案中，由于电阻、信号选择器和差分运算电路的电气特性受温度影响小于二极管的电气特性受温度的影响，因此检波电路能够有效降低温度对信号影响，提高了检波电路抗温度变化的能力，同时提高了前置器的输出精度和电涡流传感器的测量精度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对本实用新型实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本实用新型实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术提供的半波检波电路示意图。

图2是本实用新型实施例一提供的检波电路示意图。

图3是本实用新型实施例一提供的信号选择器信号拼合示意图。

图4是本实用新型实施例一提供的差分运算电路差分运算示意图。

图5是本实用新型实施例二提供的前置器示意图。

图6是本实用新型实施例三提供的电涡流传感器示意图。

具体实施方式

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。可以理解的是，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。

实施例一

为解决现有技术检波电路容易受温度的影响问题，本实用新型实施例提供了一种检波电路，请参考图2，其是本实用新型实施例一提供的一种检波电路示意图。

本实施例提供了一种检波电路14，包括：输入端141，用于接收输入的谐振信号；分压电路142，与输入端141相连，分压电路142中设置引出端146，用于对谐振信号分压后输出谐振分压信号；信号选择器143，分别与输入端141和引出端146相连，用于获取谐振信号和谐振分压信号，用于将谐振信号的前半周期信号和谐振分压信号的后半周期信号拼合为第一选择信号，将谐振信号的后半周期信号和谐振分压信号的前半周期信号拼合为第二选择信号，并输出第一选择信号和第二选择信号；差分运算电路144，包括正相输入端、反相输入端和输出端，正相输入端用于接收第一选择信号，反相输入端用于接收第二选择信号，差分运算电路144用于将第一选择信号和第二选择信号进行差分运算，运算得到的检波信号从输出端145输出。

具体地，分压电路可以由电阻进行分压，还可以通过电容进行分压，也可以通过电感进行分压，这里不再一一详述。电阻分压可以是两个电阻串联进行分压，也可以是三个、四个等多个电阻串并联在一起进行分压。信号选择器可以是由数据选择器构成的电路，也可以是由控制芯片构成的电路，还可以是其他电路。数据选择器，又称多路开关，是可以从一组输入信号中选出指定的一个送至输出端的组合逻辑电路。控制芯片构成的电路可以包括A/D转换器件、CPU、D/A转换器件，其中CPU可以替换为FPGA、DSP、CPLD等常用数字处理芯片。数据选择器对信号的拼合功能如图3所示，输入的信号为谐振信号和谐振分压信号，输出的信号为第一选择信号和第二选择信号，从图3中可以清楚地看出，第一选择信号由谐振信号的前半周期信号和谐振分压信号的后半周期信号拼合而成，第二选择信号由谐振信号的后半周期信号和谐振分压信号的前半周期信号拼合而成。差分运算电路用于将第一选择信号和第二选择信号进行差分运算。差分运算电路的差分运算功能如图4所示，第一选择信号的前半周期减去第二选择信号的前半周期得到检波信号的前半周期，第一选择信号的后半周期减去第二选择信号的后半周期得到检波信号的后半周期，因此，得到的检波信号始终为正值。差分运算电路可以是运放差分运算电路，也可以是三极管差分运算电路。

本技术方案中，由于电阻、信号选择器和差分运算电路的电气特性受温度影响小于二极管的电气特性受温度的影响，因此上述检波电路能够有效降低温度对信号影响，提高了检波电路抗温度变化的能力。

上述检波电路14中，可选地，分压电路包括串联的至少两个电阻，引出端位于电阻之间的连接点。具体地，分压电路可以由两个或者更多个电阻构成，两个电阻构成分压电路时，引出端位于相连的两个电阻之间，多个电阻构成分压电路时，引出端设置在其中两个相连的电阻之间，引出端的具体设置位置视具体情况而定。采用电阻进行分压，可以在不改变输入波形相位的情况下实现分压。当两个电阻的阻值不满足要求时，可以通过采用多个电阻进行串并联得到想要的阻值，实现分压。

上述检波电路14中，可选地，分压电路142包括第一电阻1421和第二电阻1422，第一电阻1421一端接地，第二电阻1422的阻值是第一电阻阻值的倍。通过控制第二电阻1422和第一电阻1421的阻值关系，可以使得谐振信号分压后得到的谐振分压信号既不会幅值太小，也不会出现幅值太大，幅值过小或过大都不利于后续电路的处理。

上述检波电路14中，可选地，第一电阻1421的阻值范围可以为大于0Ω，小于等于1000MΩ，优选地可以为1k～100k。第一电阻1421的阻值小于1k，会使第一电阻1421流过的电流较大，第一电阻1421的阻值大于100k，会使第一电阻1421流过的电流太小，第一电阻1421流过的电流过小和过大都不利于后续电路的处理。

上述检波电路14中，可选地，电阻的阻值精度大于等于0.5％。电阻的精度越高，电阻的一致性就越好，电阻的阻值精度可以是0.5％，也可以是0.1％，也可以是0.05％，还可以是更高的精度。精度越高，检波电路的一致性就越好。

上述检波电路14中，可选地，电阻的温漂系数小于等于20ppm。相对二极管而言，电阻阻值受温度的影响很小，但是温度仍然会影响电阻阻值的变化。电阻的温漂系数越低，表明电阻阻值受温度的影响就越小。电阻的温漂系数可以是20ppm，也可以是15ppm，也可以是10ppm，也可以是5ppm，还可以是更小的温漂系数。温漂系数越低，检波电路受温度的影响就越小。

上述检波电路14中，可选地，差分运算电路144为运放差分运算电路或三极管差分运算电路。差分运算电路可以是运放差分运算电路，也可以是三极管差分运算电路，还可以是其他差分运算电路，增加了检波电路设计的灵活性。

实施例二

本实施例提供了一种前置器，请参考图5，其是本实用新型实施例二提供的一种前置器示意图。

一种前置器1，包括本实用新型任意实施例所提供的检波电路14，还包括：激励源电路11，用来产生激励源信号；分压电阻12，串联在激励源电路11和LC并联谐振电路13之间，用于对激励源信号进行分压；LC并联谐振电路13，与分压电阻12和检波电路14连接，用来接收分压后的激励源信号，输出谐振信号给检波电路14；滤波电路15，连接检波电路14，接收检波电路14的输出信号，对信号进行滤波处理后输出。

具体地，激励源电路可以用来产生方波激励源信号，可以通过晶振电路产生也可以通过控制芯片电路产生。分压电阻可以串联在激励源电路和LC并联谐振电路之间对激励源信号进行分压，使得LC并联谐振电路分得的电压合适。LC 并联谐振电路可以通过选取合适的电容电感，利用电容电感的并联谐振原理接收分压后的激励源信号，输出谐振信号。电容电感阻抗值的选取可以根据公式进行，其中f是激励源信号的频率。滤波电路可以由电容构成，对检波电路输出的信号进行滤波处理。

本技术方案中，由于检波电路提高了抗温度变化的能力，使得前置器提高了抗温度变化的能力，前置器的信号处理和输出受温度的影响变小，提高了前置器的输出精度。

上述前置器1中，可选地，激励源电路11包括控制芯片电路或晶振电路。具体地，控制芯片电路可以是由单片机，也可以是由DSP等其他控制芯片构成的电路。晶振电路可以是由普通晶振构成的电路，也可以是由宽温晶振构成的电路。激励源电路11的作用是可以产生方波激励源信号，两种电路都可以构成激励源电路11，使得设计上更加灵活。

上述前置器1中，可选地，分压电阻12的阻值不超过10k欧姆。分压电阻12的阻值超过10k，会使得LC并联谐振电路13分得的电压较小，不利于后续电路的处理。因此，分压电阻12的阻值不超过10k欧姆，可以使得LC并联谐振电路13分得的电压适当。

实施例三

本实施例提供了一种电涡流传感器，请参考图6，其是本实用新型实施例三提供的一种电涡流传感器示意图。

一种电涡流传感器，包括上述前置器1，还包括探头3和电缆2，所述探头3通过电缆2和前置器1连接。

本技术方案中，由于前置器提高了抗温度变化的能力，使得前置器的信号处理和输出受温度的影响变小，因此电涡流传感器受温度的影响也相应变小，提高了电涡流传感器的测量精度。

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，本实用新型不限于这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，虽然通过以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以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以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。