專利名稱：新型電渦流傳感器的線性修正電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電渦流傳感器的線性修正電路。
技術背景眾所周知，電渦流傳感器作為非接觸式測量儀器，已廣泛應用在位移的測量上。電渦流 傳感器應用在位移測量場合中，經感應線圈和振蕩器感應到的待測位移信號d將被轉換為電 壓信號V。在一定的位移范圍內，電壓信號V隨位移信號d的變化而線性變化。但實踐表明， 在待測位移超出一定范圍后，電壓信號V隨位移信號d的變化將不再是線性的，而是呈曲線 關系。當位移增大到一定程度時，電壓信號V隨位移信號d的變化呈近似對數關系，即傳感 器的測量范圍遠段變成了非線性的；當位移減小到一定程度時，即傳感器接近感應鐵片時， 電壓信號V隨位移信號d的變化呈近似指數關系，即傳感器的測量范圍近段也變成了非線性 的。實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是提供一種電渦流傳感器的線性修正電路，擴大傳感器 的線性測量范圍。為了解決上述技術問題，本實用新型采用如下線性修正電路包括運放電壓跟隨器及線 性修正單元；其中線性修正單元包括串接在運放電壓跟隨器輸出端與反相輸入端之間的修正 負載，以及設置在運放電壓跟隨器反相輸入端的負載控制單元；當跟隨器輸出電壓在預設修 正范圍之內時，負載控制單元導通并在修正負載上產生壓降。修正負載上的壓降即為線性修 正量。當需要對大位移測量值進行修正時，所產生的壓降為正數；當需要對小位移測量值進 行修正時，所產生的壓降為負數。進一步地，所述負載控制單元設有開啟控制端；所述線性修正單元進一步包括連接在開 啟控制端的修正范圍調節(jié)單元；開啟控制端電位為所述預設修正范圍的端點，且由修正范圍 調節(jié)單元設置。通過對修正范圍調節(jié)單元操作，可以靈活地根據實際要求，調整本實用新型 的線性修正起點。所述修正范圍調節(jié)單元優(yōu)選與開啟控制端連接的可調電壓源。修正范圍條件單元還可以 是包括固定電壓源及相串聯(lián)的可調分壓電阻的電路結構，其中開啟控制端與可調分壓電阻的 串聯(lián)節(jié)點連接。所述負載控制單元包括電壓比較器及串聯(lián)在該電壓比較器輸出端的三極管放大電路；電壓比較器的第一輸入端與運放電壓跟隨器的反相輸入端連接，第二輸入端的電位為預設修正 范圍的端值；三極管放大電路的輸出端與修正負載連接。三極管放大電路不但可以作為修正 負載的通、斷電控制電路，其輸出特性曲線正好與位移測量電壓信號隨位移信號的變化曲線 成近似的倒數關系，從而對非線性測量范圍進行了吻合的線性修正。本實用新型利用晶體三極管在一定范圍內集電極電流Ie隨電壓Vbe按指數規(guī)律變化的特點，對電渦流傳感器的電壓信號隨位移信號d呈對數關系或指數關系變化的部分進行電壓相加或相減的修正，修正后的輸出電壓V。的線性范圍增大。此外，運算放大器UiA同時還是電壓跟隨器，起到輸出緩沖的作用，進而使本實用新型巧妙地把線性修正和輸出緩沖合二為一。

圖1為電渦流傳感器的電路結構框圖； 圖2為本實用新型的電路圖；圖3為電渦流傳感器的小位移測量經線性修正前后的輸出特性曲線。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型設置在電渦流傳感器若干級信號處理電路的最后一級，電渦流 傳感器的輸出為經其線性修正后的電壓信號。如圖2所示，本實用新型的線性修正電路包括運放電壓跟隨器U,A及線性修正單元。所 述線性修正單元包括修正負載R6、負載控制單元、修正范圍調節(jié)單元、修正量調節(jié)單元。其 中修正負載R6串接在運放電壓跟隨器U,A輸出端與反相輸入端之間。當跟隨器輸出電壓在預 設修正范圍之內時，負載控制單元導通并在修正負載上產生壓降。負載控制單元設置在運放電壓跟隨器"A反相輸入端，主要包括電壓比較器U出及串聯(lián) 在電壓比較器Um輸出端的三極管放大電路。電壓比較器UlB的第一輸入端與運放電壓跟隨器U!A的反相輸入端連接，第二輸入端的電位為預設修正范圍的端點。三極管放大電路為共射放大電路，三極管Q5的集電極作為放大電路的輸出端與運放電壓跟隨器U)A的反相輸入端連接，即與修正負載R6的一端連接。三極管Q5的基極與電壓比較器的輸出端之間設有偏置電阻R,6，發(fā)射極與基極之間設有偏置電阻Rn。電壓比較器U,B的第二輸入端與輸出端之間串聯(lián)電阻R22，電阻R22與電阻R46構成本實用新型的修正量調節(jié)單元。改變電阻R!6、 R22的阻值及其比例，可調控共射三極管Qs具體工作吋的放大范圍，從而調節(jié)修正量。所述線性修正單元進一步包括修正范圍調節(jié)單元。電壓比較器的第二輸入端構成本實施 例中負載控制單元的開啟控制端，開啟控制端電位就是預設修正范圍的端值。在開啟控制端 上連接修正范圍調節(jié)單元可以設置使電壓比較器輸出低電平信號的檢波電壓范圍，從而讓三極管放大電路導通，在修正負載上產生修正電壓。修正范圍調節(jié)單元可以是與開啟控制端連 接的可調電壓源；也可以是包括8V固定電壓源及相串聯(lián)的可調分壓電阻R20、 1121的電路結 構，如圖2所示?？烧{分壓電阻R20、 1121的串聯(lián)節(jié)點與電壓比較器的第二輸入端連接，串聯(lián) 節(jié)點處的電壓Va即為圖3所示輸出特性曲線中的預設修正范圍的一個端值，也就是圖3中a 點的檢波電壓。為了使修正電路不受溫度變化的影響，三極管Q5的發(fā)射極與基極之間串聯(lián)溫度修正單元，在本實施例中，溫度修正單元選用集電極與基極短接的三極管q4。為了避免電壓比較器進入飽和狀態(tài)而影響頻率特性，電壓比較器的第二輸入端與輸出端之間串聯(lián)穩(wěn)壓二極管DZ1。本實施例主要針對電渦流傳感器測量范圍的近段(即圖3所示曲線中，距離d接近O的 一端)進行線性修正，檢波電壓Vz與三極管q5在修正負載上產生的壓降之差為修正后的輸 出電壓Vo，傳感器修正前后的輸出特性曲線如圖3所示。本實用新型利用晶體三極管AIc/ A Vbe隨Ic增大而增長的特點，對檢波電壓Vz進行修正的具體原理為電路中利用運算放大器U!b對檢波電壓和修正范圍端值進行比較，從而控制共射三極管 放大電路的開啟與關閉；把電阻R加和R2i的分壓值Va設置成圖3曲線中a點(開始出現非 線性處)電壓。在線性段，電壓Vz大于Va，電壓比較器U出輸出高電平使修正晶體管Q5 截止而無修正作用(Vo=Vz)。當Vz減小至接近Va時，電壓比較器的輸出Vo2開始下降， 電阻Ri6與Rn的分壓開始使Qs導通而產生Ic5。 Ic5在R6上的壓降即為修正電壓，即輸出電 壓Vo-檢波電壓Vz—修正電壓VR6，從而使VcXVz 。隨著Vz繼續(xù)減小，Ic5相應增大而將VZ修正為線性的輸出電壓VO 。另外，電阻1116和R22決定修正量；DZ1起鉗位作用，避免 U!b進入飽和狀態(tài)而影響頻率特性；q4對q5起溫度補償作用，令修正電路不受溫度變化的影響。將圖2所示實施例稍作修改，使三極管放大電路的輸出電流在修正負載R6上產生的壓降， 等于輸出電壓Vo與檢波電壓Vz的差時，即檢波電壓V^輸出電壓Vo+修正電壓VR6時，并 且調節(jié)Va使其等于大位移測量時開始出現非線性處的電壓，就可以對電渦流傳感器的大位移 測量進行線性修正。本領域的普通技術人員，在本實用新型及本實用新型之前的技術的教導 下，無須付出創(chuàng)造性勞動即可得出前述用于傳感器測量范圍遠段(即圖3所示曲線中，距離 d遠離0的一端)的線性修正電路。
權利要求1.新型電渦流傳感器的線性修正電路，其特征在于包括運放電壓跟隨器及線性修正單元；其中線性修正單元包括串接在運放電壓跟隨器輸出端與反相輸入端之間的修正負載，以及設置在運放電壓跟隨器反相輸入端的負載控制單元；當跟隨器輸出電壓在預設修正范圍之內時，負載控制單元導通并在修正負載上產生壓降。
2. 根據權利要求l所述的線性修正電路，其特征在于所述負載控制單元設有開啟控制 端；所述線性修正單元進一步包括連接在開啟控制端的修正范圍調節(jié)單元；開啟控制端電位 為所述預設修正范圍的端值，且由修正范圍調節(jié)單元設置。
3. 根據權利要求2所述的線性修正電路，其特征在于所述修正范圍調節(jié)單元為與開啟 控制端連接的可調電壓源；或包括固定電壓源及相串聯(lián)的可調分壓電阻，所述開啟控制端與 可調分壓電阻的串聯(lián)節(jié)點連接。
4. 根據權利要求1或2或3所述的線性修正電路，其特征在于所述負載控制單元包括 電壓比較器及串聯(lián)在該電壓比較器輸出端的三極管放大電路；電壓比較器的第一輸入端與運 放電壓跟隨器的反相輸入端連接，第二輸入端的電位為預設修正范圍的端點；三極管放大電 路的輸出端與修正負載連接。
5. 根據權利要求4所述的線性修正電路，其特征在于所述三極管放大電路為共射放大 電路，集電極輸出端與運放電壓跟隨器的反相輸入端連接。
6. 根據權利要求5所述的線性修正電路，其特征在于所述共射放大電路的三極管發(fā)射 極與基極之間串聯(lián)溫度修正單元。
7. 根據權利要求6所述的線性修正電路，其特征在于所述溫度修正單元為集電極與基 極短接的三極管。
8. 根據權利要求5-7中任一項所述的線性修正電路，其特征在于線性修正電路還包括修正量調節(jié)單元，其包括相串聯(lián)的電阻R16、 R22;修正量調節(jié)單元的兩端分別與電壓比較器的第二輸入端、共射放大電路的三極管基極連接，電阻Rw、 R22串聯(lián)節(jié)點與電壓比較器的輸出端連接。
9. 根據權利要求5-7中任一項所述的線性修正電路，其特征在于所述電壓比較器的第二輸入端與輸出端之間串聯(lián)穩(wěn)壓二極管。
專利摘要本實用新型公開了一種電渦流傳感器的線性修正電路，包括運放電壓跟隨器及線性修正單元；其中線性修正單元包括串接在運放電壓跟隨器輸出端與反相輸入端之間的修正負載，以及設置在運放電壓跟隨器反相輸入端的負載控制單元；當跟隨器輸出電壓在預設修正范圍之內時，負載控制單元導通并在修正負載上產生壓降。本實用新型對電渦流傳感器的電壓信號隨位移信號d呈曲線關系變化的部分進行修正，修正后的輸出電壓V_o的線性范圍增大。
文檔編號G01B7/02GK201302445SQ20082020396
公開日2009年9月2日 申請日期2008年11月25日 優(yōu)先權日2008年11月25日
發(fā)明者羅福恒 申請人:羅福恒