一种灵敏度增强型电涡流传感器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种灵敏度增强型电涡流传感器，包括依次连接的线圈组件、电路板(5)、传输电缆(7)和接头(8)，所述线圈组件包括护罩(1)和设置于护罩(1)内的磁芯(4)和线圈(3)，所述磁芯(4)为轴截面为T形的旋转体磁芯，所述线圈(3)为空心柱状线圈，所述磁芯(4)小端插入线圈(3)的空腔内，磁芯(4)大端与线圈(3)端面相抵接，所述线圈(3)与电路板(5)连接。与现有技术相比，本发明采用T形磁芯且其具有较高的电阻率，T形磁芯的大端对交变电磁场具有反射增强作用，可使得传感器与被测体间的耦合增大，从而具有更高的灵敏度和更远的感测距离。
【专利说明】
一种灵敏度増强型电涡流传感器
技术领域
[0001]本发明涉及测量与传感领域，涉及一种电涡流传感器，尤其是涉及一种灵敏度增强型电涡流传感器。
【背景技术】
[0002]电涡流传感器是一种基于电磁感应原理的传感器，它广泛应用于非接触测量金属导体的多种物理量，如位移、厚度、转速、振动等，也可应用于材料电导率特性的测量和无损探伤。典型的电涡流传感器具有单线圈形式，传感器只有一个线圈，它通以激励电流，在周围空间产生交变磁场。信号的接收可以用激励线圈本身，也可以用其它的磁传感器，如霍尔传感器或巨磁阻传感器等。
[0003]为了提高电涡流传感器的灵敏度和检测距离，通常有两种途径:一种途径是采用扁平式线圈并增大线圈直径，例如杨理践、刘佳欣、高松巍、王峻峰、谢玲提出的“大位移电涡流传感器的设计”(仪表技术与传感器，2009(2): 11-12)，这种途径的问题在于传感器体积较大。另外一种途径是采用磁芯，包括柱形磁芯和罐形磁芯。例如，于亚婷、杜平安在“含铁氧体磁芯的电涡流传感器线圈阻抗理论模型和数值计算”(仪器仪表学报，2007,28(12):2268-2273)中提出的采用柱形磁芯可以提高传感器的灵敏度，但其检测距离与空心线圈时相当，改进效果有限。再如，刘艺柱、周小川在“硬币识别器传感线圈参数设计及改进”(磁性材料及器件，2010(6):57-60)中提出的采用罐形磁芯的电涡流传感器，这种形式会将磁回路限定在更小的范围内，从而减小了传感器的检测范围，但只适合于像硬币识别等这种提离变化很小的特殊场合。
【发明内容】
[0004]本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种灵敏度增强型电涡流传感器，能有效增强灵敏度和探测距离。
[0005]本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
[0006]—种灵敏度增强型电涡流传感器，包括依次连接的线圈组件、电路板、传输电缆和接头，所述线圈组件包括护罩和设置于护罩内的磁芯和线圈，所述磁芯为轴截面为T形的旋转体磁芯，所述线圈为空心柱状线圈，所述磁芯小端插入线圈的空腔内，磁芯大端与线圈端面相抵接，所述线圈与电路板连接。
[0007]所述磁芯大端直径与小端直径的比为2?4:1。
[0008]所述磁芯小端高度与大端高度的比为2?5:1。
[0009]所述磁芯大端直径大于或等于线圈的外径。
[0010]所述磁芯的材质包括铁氧体。
[0011]还包括外壳，该外壳包括相连通的容纳腔和引线腔，所述线圈组件和电路板设置于容纳腔内，所述传输电缆一端与电路板连接，另一端穿过引线腔与接头连接。
[0012]所述护罩和外壳均由非金属材料制成。
[0013]所述护罩外还设置有护套。
[0014]所述护套由非金属材料制成。
[0015]所述传输电缆为三芯屏蔽电缆。
[0016]与现有技术相比，本发明具有以下优点:
[0017](I)本发明的磁芯为旋转体，其轴截面为T形，且其由电阻率较高的材料(例如铁氧体)制成。T形磁芯与圆柱形磁芯相比，增强了上端面对交变磁场的反射，使得传感器与被测体间的耦合增大，因而根据本发明实施的电涡流传感器具有更高的灵敏度和更远的探测距离。
[0018](2)本发明可广泛应用于电导率测试、无损探伤和多种机械物理量(如位移、振动、转速等)的测量。
【附图说明】
[0019]图1为本发明的结构示意图；
[0020]图2为本发明的磁芯结构不意图；
[0021]图3为图2的俯视图；
[0022]图4为本发明的线圈结构不意图；
[0023]图5为图4的俯视图；
[0024]图6为本发明的电涡流传感器的电气连接图。
[0025]图中标记说明:
[0026]1、护罩，2、护套，3、线圈，4、磁芯，5、内置电路板，6、外壳，61、容纳腔，62、引线腔，
7、传输电缆，8、接头。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0028]在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0029]在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电气相连，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连。
[0030]实施例1
[0031]如图1所示，本实施例提供一种灵敏度增强型电涡流传感器，包括依次连接的线圈组件、电路板5、传输电缆7和接头8，线圈组件包括护罩I和设置于护罩I内的磁芯4和线圈3，磁芯4为轴截面为T形的旋转体磁芯，线圈3为空心柱状线圈，磁芯4小端插入线圈3的空腔内，磁芯4小端朝下，大端朝上，磁芯4大端与线圈3上端面相抵接，线圈3与电路板5连接，护罩I外还设置有护套2。
[0032]在本实施例中，磁芯4的结构如图2和图3所示，采用轴截面为T形的磁芯4，并且磁芯4采用电阻率较高的材料制成，如铁氧体。为了保证磁芯4的上端(直径大的一端)对交变电磁场具有较强的反射效果，上端直径与下端(直径小的一端)的比为2?4:1。同时，为了保证电涡流传感器具有较好的提离性能，T形磁芯的小端高度与大端高度的比为2?5:1。例如，磁芯上端直径为10mm，下端直径为3?4mm。磁芯的上端高度为3mm，下端高度为8mm。
[0033]在本实施例中，线圈3的结构如图4和图5所示，采用空心圆柱状线圈。线圈3与磁芯4配合使用，磁芯4小端插入空心线圈3内部，磁芯4小端朝下，大端朝上。磁芯4的大端外径大于或等于线圈3的外径，这样可以保证磁芯产生较强的反射效应。例如，线圈的外径为10mm，内径为3?4mm，高为8mm ο
[0034]在本实施例中，电路板5上焊有2个贴片固定电容、I个可变贴片电容和I个贴片电阻。线圈3连接到电路板5，电路板5通过传输电缆7与接头8相连，图6所示为它们的连接关系图。所述电容、电阻与线圈3构成RLC谐振结构。传输电缆7为三芯屏蔽电缆，传输电缆7的第一引线、第二引线加正弦激励信号，第三引线为传感器的输出信号。
[0035]在本实施例中，护罩I和护套2均由非金属材料制成。在本实施例中，护罩I的材质为陶瓷材料，其形状桶形。例如护罩I的外径11mm，壁厚为0.5mm，高为10?12mm。护套2由聚四氟乙烯塑料制成。
[0036]上述电涡流传感器工作时，由与接头8连接的外部激励电路产生正弦信号通过传输电缆7内部的第一、第二引线通入电路板5。电路板5与线圈3在内部构成RLC振荡电路，线圈3上的电压信号由传输电缆7内部的第三引线引出。由于采用较高电阻率材料构成的T型磁芯，有效地提高了电涡流传感器的检测灵敏度和感测距离，提高了被测量的量程范围和测量精度，可广泛应用于电导率测试、无损探伤和多种机械物理量的测量。
[0037]实施例2
[0038]参考图1所示，本实施例提供的灵敏度增强型电涡流传感器还包括外壳6，该外壳6包括相连通的容纳腔61和引线腔62，线圈组件和电路板5设置于容纳腔61内，传输电缆7—端与电路板5连接，另一端穿过引线腔62与接头8连接。外壳6由非金属材料制成，如聚四氟乙稀塑料等。其余同实施例1。
[0039]尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应该被认为是对本发明的限制。本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
【主权项】
1.一种灵敏度增强型电涡流传感器，包括依次连接的线圈组件、电路板(5)、传输电缆(7)和接头(8)，其特征在于: 所述线圈组件包括护罩(I)和设置于护罩(I)内的磁芯(4)和线圈(3)，所述磁芯(4)为轴截面为T形的旋转体磁芯，所述线圈(3)为空心柱状线圈，所述磁芯(4)小端插入线圈(3)的空腔内，磁芯(4)大端与线圈(3)端面相抵接，所述线圈(3)与电路板(5)连接。2.根据权利要求1所述的灵敏度增强型电涡流传感器，其特征在于:所述磁芯(4)大端直径与小端直径的比为2?4:1。3.根据权利要求1所述的灵敏度增强型电涡流传感器，其特征在于:所述磁芯(4)小端高度与大端高度的比为2?5:1。4.根据权利要求1所述的灵敏度增强型电涡流传感器，其特征在于:所述磁芯(4)大端直径大于或等于线圈(3)的外径。5.根据权利要求1所述的灵敏度增强型电涡流传感器，其特征在于:所述磁芯(4)的材质包括铁氧体。6.根据权利要求1所述的灵敏度增强型电涡流传感器，其特征在于:还包括外壳(6)，该外壳(6)包括相连通的容纳腔(61)和引线腔(62)，所述线圈组件和电路板(5)设置于容纳腔(61)内，所述传输电缆(7)—端与电路板(5)连接，另一端穿过引线腔(62)与接头(8)连接。7.根据权利要求6所述的灵敏度增强型电涡流传感器，其特征在于:所述护罩(I)和外壳(6)均由非金属材料制成。8.根据权利要求1所述的灵敏度增强型电涡流传感器，其特征在于:所述护罩(I)外还设置有护套(2)。9.根据权利要求8所述的灵敏度增强型电涡流传感器，其特征在于:所述护套(2)由非金属材料制成。10.根据权利要求1所述的灵敏度增强型电涡流传感器，其特征在于:所述传输电缆(7)为三芯屏蔽电缆。
【文档编号】G01D5/20GK105823493SQ201610140189
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年3月11日
【发明人】雷华明
【申请人】上海交通大学