技术特征：
1.一种基于指数载波脉宽调制的电涡流位移传感器线性化方法，其特征在于：(1)依据电涡流位移传感器的输入
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输出特性，测量电涡流位移传感器的位移
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电压特性曲线，对曲线进行指数拟合，得到电涡流位移传感器的指数特性曲线；(2)构造基于指数载波脉宽调制的线性化电路，具体为，采用一个指数载波发生器得到载波信号，然后对调制波信号进行脉宽调制，得到基于指数载波脉宽调制的线性化电路；(3)将需要线性化的电压信号和基于指数载波脉宽调制的线性化电路的载波信号进行比较，得到pwm信号，经过二重反相器获得标准pwm波，然后在低通滤波器中进行滤波，最后输出经线性化后的电涡流位移传感器的电压。2.根据权利要求1所述的一种基于指数载波脉宽调制的电涡流位移传感器线性化方法，其特征在于：步骤(1)具体为：测量电涡流位移传感器的位移d
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电压u特征曲线u＝f(d)，根据电涡流位移传感器的技术要求和u＝f(d)的曲线确定传感器线性测量区间的起点d0和区间长度δd。3.根据权利要求1所述的一种基于指数载波脉宽调制的电涡流位移传感器线性化方法，其特征在于：步骤(2)具体为：构造基于指数载波脉宽调制的线性化电路，所生成的载波需满足条件：载波在一个周期内上升区域的曲线形状与待线性化的电涡流位移传感器的位移
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电压特性曲线在线性化区间内的形状尽可能相重合；依据步骤(1)获得的电涡流位移传感器的位移
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电压指数特性曲线设计指数载波的发生电路，通过调节电路的参数，使载波形状满足前述条件。4.根据权利要求1所述的一种基于指数载波脉宽调制的电涡流位移传感器线性化方法，其特征在于：步骤(3)具体为：使用比较器将需要线性化的电压信号u
d
和基于指数载波脉宽调制的线性化电路的载波信号u
k
进行比较，当u
d
>u
k
时，比较器输出高电平；当u
d
<u
k
时，比较器输出低电平；比较器输出具有高低电平交错的pwm波形，然后经过低通滤波器进行滤波，最后输出经线性化后的电涡流位移传感器的电压。5.根据权利要求1所述的一种基于指数载波脉宽调制的电涡流位移传感器线性化方法，其特征在于：通过指数载波发生电路来产生载波，所述指数载波电路由反相滞回比较器a，载波电容c，分压电阻r1和r2，充电电阻r3，放电电阻r4，肖特基二极管d1和d2，限流电阻r0，反向串联稳压二极管d
z
组成，其中充电电阻r3，放电电阻r4，肖特基二极管d1和d2构成载波电容c的充放电电路；所述反相滞回比较器a的反相输入端接载波电容c，a的同相输入端接分压电阻r1和r2构成的分压电路，a的输出端通过限流电阻r0接载波电容c的充放电电路、分压电路和反向串联稳压二极管d
z
。6.根据权利要求5所述的一种基于指数载波脉宽调制的电涡流位移传感器线性化方法，其特征在于：所述指数载波发生电路的工作原理是，当电路供电后，由于电路有噪声存在，假设反相滞回比较器a的同相输入端为一正电压，此时由于同相输入端的电压高于反相输入端，反相滞回比较器a输出正的高电平；通过分压电路，同相输入端的电压为正阈值电压；载波电容c通过肖特基二极管d1和充电电阻r3进行充电，载波电容c电压升高，反相输入端电压也升高；当反相输入端电压升高到比同相输入端电压，即正阈值电压高时，反相滞回比较器a输出负的低电平，通过两个电阻构成的分压电路，同相输入端的电压为负阈值电压；随后载波电容c通过放电电阻r4和肖特基二极管d2进行放电，载波电容c电压降低，反相输入端的电压也降低；当反相输入端的电压低于同相输入端电压，即负阈值电压时，反相滞
回比较器a输出正的高电平；如此周而复始，由于电容充放电的电压是按指数规律进行的，因此载波电容c的电压为周期性的指数波形。7.根据权利要求5所述的一种基于指数载波脉宽调制的电涡流位移传感器线性化方法，其特征在于：通过改变分压电阻r1和r2的比值、充电电阻r3和放电电阻r4的值来改变指数载波形状；为了尽可能地利用充电区间的指数载波波形，放电电阻r4远小于充电电阻r3；通过改变分压电阻r1和r2的比值来改变指数载波在上升区间的形状，使指数载波的形状尽可能地与步骤(1)获得的电涡流位移传感器的指数特性曲线相重合。8.根据权利要求1所述的一种基于指数载波脉宽调制的电涡流位移传感器线性化方法，其特征在于：在步骤(3)中，经过比较器得到的脉冲调制波经过二重反向器，输出具有与电源幅值相等的满幅pwm信号，然后，用3阶rc串联滤波器进行低通滤波，最终得到线性化后的电压输出。9.根据权利要求1所述的一种基于指数载波脉宽调制的电涡流位移传感器线性化方法，其特征在于：改变分压电压r1和r2的比值，不仅改变了指数载波的形状，还改变了指数载波的频率；在满足线性化要求的条件下，提高r1和r2的比值能够提高指数载波的频率，经过低通滤波后即可降低输出的噪声。10.根据权利要求1所述的一种基于指数载波脉宽调制的电涡流位移传感器线性化方法，其特征在于：采用以下前置器电路作为电涡流位移传感器，该前置器电路由信号发生器、探头谐振电路、相敏检波器、微小信号放大器和偏置电路构成；信号发生器产生电涡流位移传感器的激振波，激振波输入探头谐振电路获得的电压波形经过由反相器和高速模拟开关组成的相敏检波器，经过检波，滤除了与原电路频率不相同的噪声；然后，通过微小信号放大器和偏置电路，得到未经线性化的电涡流位移传感器的输出电压。
技术总结
本发明公开了一种基于指数载波脉宽调制的电涡流位移传感器线性化方法。该方法针对电涡流位移传感器输出电压线性测量范围小的问题，首先测量电涡流位移传感器的位移
技术研发人员：祝长生 李翁衡
受保护的技术使用者：浙江高旋动力装备有限公司
技术研发日：2022.11.24
技术公布日：2023/3/21