本實(shí)用新型涉及一種用于計(jì)量位移的裝置，具體涉及一種張力儀用位移檢測傳感器。

背景技術(shù)：

現(xiàn)在市場上流行的張力儀用位移檢測傳感器電路普遍沿用上世紀(jì)80年代的日本技術(shù)，使用電感為基礎(chǔ)組成的信號(hào)發(fā)生器，主要因?yàn)橹圃旃に?、運(yùn)輸中的振動(dòng)等的原因，繞制的線圈容易松動(dòng)，造成電感值不穩(wěn)定，直接導(dǎo)致產(chǎn)生不穩(wěn)定的信號(hào)。這使得儀器的測試結(jié)果可靠性大大降低。在信號(hào)檢測方面普遍使用變壓器耦合的相敏檢波電路，同樣由于變壓器的電感值的不確定因素，這會(huì)造成產(chǎn)生信號(hào)的相位偏移，使測試結(jié)果的可靠性降低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的目的在于：提供一種張力儀用位移檢測傳感器，提供頻率穩(wěn)定、幅值穩(wěn)定的、性能可靠的信號(hào)激勵(lì)源的同時(shí)減小輸出信號(hào)的噪聲及溫漂導(dǎo)致的誤差，提升儀器穩(wěn)定性。

本實(shí)用新型為解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：

所述張力儀用位移檢測傳感器，包括依次連接的正弦波產(chǎn)生電路、差分渦流位移檢測器、精密整流電路和阻容濾波電路，所述正弦波產(chǎn)生電路包括單片機(jī)和正弦波發(fā)生器，所述差分渦流位移檢測器包括兩個(gè)豎直共線固定的差分電感和兩個(gè)平衡電阻，每個(gè)差分電感串聯(lián)一個(gè)平衡電阻。

本實(shí)用新型的原理基于差分渦流傳感器的原理設(shè)計(jì)而成。由電渦流效應(yīng)原理可知，當(dāng)線圈中通以某個(gè)交變電壓Vin時(shí)，線圈周圍空間會(huì)產(chǎn)生交變磁場。設(shè)備使用時(shí)，兩個(gè)差分電感線圈之間放置一金屬片，金屬片表面產(chǎn)生感應(yīng)電渦流，受到電渦流效應(yīng)的影響，差分線圈的等效感抗將發(fā)生變化。當(dāng)金屬片向上移動(dòng)時(shí)，上差分線圈的等效感抗將會(huì)減小，下差分線圈的等效感抗增大，因此兩平衡電阻的壓降Vo1，Vo2將會(huì)產(chǎn)生方向相反的變化，其變化差值ΔV＝Vo1-Vo2與金屬片位移x成正比。差分放大電路實(shí)現(xiàn)Vo1-Vo2運(yùn)算并放大、去干擾處理，最后通過精密整流電路和阻容濾波電路把放大過的交流信號(hào)ΔV處理為直流信號(hào)Vo，且Vo與金屬片的位移值成正比；正弦波發(fā)生器選擇使用精密可編程信號(hào)發(fā)生器，例如，ML2037，芯片ML2037的SCLK，SDATA，SENABLE與單片機(jī)的I/O0，I/O1，I/O2相連，用于頻率控制字的信號(hào)傳輸，SHDN與I/O3相接，使單片機(jī)進(jìn)入低功耗模式，I/O4，I/O5與G0，G1相連，控制輸出波形幅值，為差分渦流位移檢測器提供頻率穩(wěn)定、幅值穩(wěn)定的、性能可靠的信號(hào)激勵(lì)源，提高設(shè)備精度。

其中，優(yōu)選方案為：

所述正弦波產(chǎn)生電路和差分渦流位移檢測器之間設(shè)置跟隨器，起隔離緩沖、提高驅(qū)動(dòng)能力的作用。

所述差分渦流位移檢測器和精密整流電路之間設(shè)置差分放大電路，對差分渦流位移檢測器的輸出信號(hào)進(jìn)行差分放大處理。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果：

本實(shí)用新型以精密可編程信號(hào)發(fā)生器ML2037為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)正弦波產(chǎn)生電路，為差分渦流位移檢測器提供頻率穩(wěn)定、幅值穩(wěn)定的、性能可靠的信號(hào)激勵(lì)源；以儀表放大器AD620作為差分放大電路核心元件，減小了輸出信號(hào)的噪聲，減小了因?yàn)闇仄鸬恼`差，使儀器穩(wěn)定性大大提高。

附圖說明

圖1實(shí)施例1電路原理圖。

圖2差分渦流位移檢測器使用狀態(tài)圖。

圖中：1、正弦波產(chǎn)生電路；2、差分渦流位移檢測器；3、精密整流電路；4、阻容濾波電路；5、跟隨器；6、差分放大電路；7、金屬片。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型實(shí)施例做進(jìn)一步描述：

實(shí)施例1：

如圖1所示，本實(shí)用新型所述張力儀用位移檢測傳感器，包括依次連接的正弦波產(chǎn)生電路1、差分渦流位移檢測器2、精密整流電路3和阻容濾波電路4，所述正弦波產(chǎn)生電路1包括單片機(jī)U1和正弦波發(fā)生器U2，所述差分渦流位移檢測器2包括兩個(gè)豎直共線固定的電感L1、L2和兩個(gè)平衡電阻R8、R9，差分電感L1串聯(lián)平衡電阻R8，差分電感L2串聯(lián)平衡電阻R9。

其中，正弦波產(chǎn)生電路1和差分渦流位移檢測器2之間設(shè)置跟隨器5，起隔離緩沖和提高驅(qū)動(dòng)能力的作用；差分渦流位移檢測器2和精密整流電路3之間設(shè)置差分放大電路6，對差分渦流位移檢測器2的輸出信號(hào)進(jìn)行差分放大處理，差分放大電路6使用芯片AD620作為核心元件，其中芯片AD620的1，8腳需要一個(gè)電阻RG來調(diào)整放大倍率，RG按照公式RG＝49.4/(G-1)計(jì)算，其中G是由差分渦流位移檢測器2輸出的差分信號(hào)的幅值大小決定的差分放大電路6的放大倍數(shù)，RG單位是KΩ；芯片AD620的2，3引腳為差分輸入，6腳為輸出，5腳為參考基準(zhǔn)，此引腳是為遠(yuǎn)距離傳輸信號(hào)時(shí)，消除地電位的不均等問題，實(shí)際上電路的輸出值是被疊加到VREF上的，一般使用時(shí)，此引腳時(shí)直接接地。需要注意的是：①當(dāng)芯片AD620使用+5V～-5V供電時(shí)，線性度只在+3.6V～-3.6V之間；②由于RG的作用是提供精確的增益控制，推薦使用0.1％的高精度電阻，同時(shí)為了保證增益的高穩(wěn)定性，避免高的增益漂移，應(yīng)選用低溫漂的電阻，推薦使用精密繞線電阻；③為獲得較高的共模抑制比(CMR)，參考端應(yīng)連接低阻抗點(diǎn)；④為了使模擬與數(shù)字噪聲隔離開來，應(yīng)采用分立的接地回路，使敏感點(diǎn)到系統(tǒng)地流過的電流為最小，并且這些接地點(diǎn)最后必須在某些點(diǎn)連接在一起。

本實(shí)用新型基于差分渦流傳感器的原理設(shè)計(jì)而成。由電渦流效應(yīng)原理可知，當(dāng)線圈中通以某個(gè)交變電壓Vin時(shí)，線圈周圍空間會(huì)產(chǎn)生交變磁場。如圖2所示，設(shè)備使用時(shí)，兩個(gè)差分電感線圈L1、L2之間放置一金屬片7，金屬片7表面產(chǎn)生感應(yīng)電渦流，受到電渦流效應(yīng)的影響，差分線圈L1、L2的等效感抗將發(fā)生變化。當(dāng)金屬片7向上移動(dòng)時(shí)，上差分線圈L1的等效感抗將會(huì)減小，下差分線圈L2的等效感抗增大，因此兩平衡電阻R8、R9的壓降Vo1、Vo2將會(huì)產(chǎn)生方向相反的變化，其變化差值ΔV＝Vo1-Vo2與金屬片7位移x成正比。差分放大電路6實(shí)現(xiàn)Vo1-Vo2運(yùn)算并放大、去干擾處理，最后通過精密整流電路3和阻容濾波電路4把放大過的交流信號(hào)ΔV處理為直流信號(hào)Vo，即Vo與金屬片7的位移值x成正比，整流過程使用經(jīng)典的精密整流電路3，輸入電壓只要大于等于1μv，精密整流電路3就會(huì)產(chǎn)生直流輸出電壓，達(dá)到精密整流的目的。

正弦波產(chǎn)生電路1輸出以2.5v直流電壓為中心振蕩的、振幅為2V的正弦波，正弦波發(fā)生器U2選擇精密可編程信號(hào)發(fā)生器，例如ML2037，芯片ML2037的SCLK，SDATA，SENABLE與單片機(jī)的I/O0，I/O1，I/O2相連，用于頻率控制字的信號(hào)傳輸，SHDN與I/O3相接，單片機(jī)進(jìn)入低功耗模式，I/O4，I/O5與G0，G1相連，控制輸出波形幅值。此信號(hào)發(fā)生器為差分渦流位移檢測器2提供頻率穩(wěn)定、幅值穩(wěn)定的、性能可靠的信號(hào)激勵(lì)源，提高設(shè)備精度。