專利名稱：磁感應(yīng)式傳感器全息動(dòng)態(tài)特性測(cè)試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種磁感應(yīng)式傳感器全息動(dòng)態(tài)特性測(cè)試方法及其裝置，尤其適用于電渦流位移傳感器的測(cè)試。
由于電渦位移傳感器具有非接觸測(cè)量、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高、動(dòng)態(tài)特性好等一系列優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷。但是長(zhǎng)期以來一直沒有一種能對(duì)其動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行全面的測(cè)試與標(biāo)定的方法和裝置，尤其是對(duì)于其相頻特性的測(cè)試，幾呼完全被忽視，對(duì)于其幅頻特性的測(cè)試也只限于低頻段(200Hz以下)；隨著精密全息設(shè)備故障診斷技術(shù)的發(fā)展，該特性變得越來越重要，原來的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)已不能滿足需要。
本發(fā)明的目的，在于提供一種磁感應(yīng)式傳感器全息動(dòng)態(tài)特性測(cè)試方法，并按此方法設(shè)計(jì)出一系列電渦流位移傳感器以及其它相似原理制成的磁感應(yīng)式傳感器動(dòng)態(tài)特性測(cè)試裝置或系統(tǒng)，為磁感應(yīng)式傳感器的研究和生產(chǎn)及其質(zhì)量保證提供一種全新的手段。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的采用外加交變磁場(chǎng)藕合來進(jìn)行傳感器動(dòng)態(tài)特性測(cè)試。
將被測(cè)傳感器與標(biāo)準(zhǔn)磁場(chǎng)探測(cè)器的探頭置于均勻交變的磁場(chǎng)中，將兩探頭感應(yīng)到的電信號(hào)輸入到幅相測(cè)量?jī)x中進(jìn)行對(duì)比，測(cè)得兩者之間的幅度和相位差值，即可測(cè)得被測(cè)傳感器的幅頻和相位特性。
具體實(shí)現(xiàn)是這樣的磁場(chǎng)發(fā)生器受控產(chǎn)生均勻交變磁場(chǎng)，將傳感器敏感元件——探頭及標(biāo)準(zhǔn)磁場(chǎng)探測(cè)器的探頭置于該磁場(chǎng)中，被測(cè)探頭線圈則感應(yīng)磁場(chǎng)變化，通過前置器變換成電壓輸出，該電壓量疊加了一個(gè)與磁場(chǎng)變化頻率相同的交變信號(hào)，將前置器輸出信號(hào)輸入幅相測(cè)量?jī)x，與直接輸入到幅相測(cè)量?jī)x中的標(biāo)準(zhǔn)磁場(chǎng)探測(cè)器信號(hào)進(jìn)行比較，測(cè)得二者之間的幅度和相位差值；磁場(chǎng)發(fā)生器受控不斷改變均勻交變磁場(chǎng)的變化頻率，即可測(cè)得傳感器的幅頻特性和相頻特性，并可繪出其波德曲線。
本發(fā)明使用的測(cè)量裝置由磁場(chǎng)發(fā)生器、標(biāo)準(zhǔn)磁場(chǎng)探測(cè)器、被測(cè)探頭、前置器、幅相測(cè)量?jī)x連接而成，磁場(chǎng)發(fā)生器受控產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，將標(biāo)準(zhǔn)磁場(chǎng)探測(cè)器、被測(cè)探頭置于該磁場(chǎng)中，標(biāo)準(zhǔn)磁場(chǎng)探測(cè)器的輸出端與幅相測(cè)量?jī)x的輸入端連接，被測(cè)探頭的輸出端與前置器的輸入端連接，前置器的輸出端與幅相測(cè)量?jī)x的輸入端連接，幅相測(cè)量?jī)x的輸出端可外接計(jì)算機(jī)。
附

圖1為本發(fā)明電路結(jié)構(gòu)框圖。
附圖2為本發(fā)明電原理圖。
附圖3為本發(fā)明壓控恒流源電原理圖。
附圖4為本發(fā)明實(shí)施例波德曲線圖。
如圖1，磁場(chǎng)發(fā)生器(1)受控產(chǎn)生均勻交變磁場(chǎng)(2)，將傳感器敏感元件——探頭(3)及標(biāo)準(zhǔn)磁場(chǎng)探測(cè)器(4)的探頭置于該磁場(chǎng)(2)中，探頭(3)線圈則感應(yīng)磁場(chǎng)變化，通過前置器(5)變換成電壓輸出，該電壓量疊加了一個(gè)與磁場(chǎng)變化頻率相同的交變信號(hào)，將前置器(5)的輸出信號(hào)輸入幅相測(cè)量?jī)x(6)，與直接輸入到幅相測(cè)量?jī)x(6)中的標(biāo)準(zhǔn)磁場(chǎng)探測(cè)器(4)信號(hào)進(jìn)行比較，測(cè)得二者之間的幅度和相位差值；磁場(chǎng)發(fā)聲器(1)受控不斷改變均勻交變磁場(chǎng)(2)的變化頻率，即可測(cè)得傳感器的幅頻特性和相頻特性，并可繪出其波德曲線。
本發(fā)明使用的測(cè)量裝置由磁場(chǎng)發(fā)生器(1)、標(biāo)準(zhǔn)磁場(chǎng)探測(cè)器(4)、被測(cè)探頭(3)、前置器(5)、幅相測(cè)量?jī)x(6)連接而成，磁場(chǎng)發(fā)生器(1)受控產(chǎn)生交變磁場(chǎng)(2)，將標(biāo)準(zhǔn)磁場(chǎng)探測(cè)器(4)、被測(cè)探頭(3)置于該磁場(chǎng)(2)中，標(biāo)準(zhǔn)磁場(chǎng)探測(cè)器(4)的輸出端與幅相測(cè)量?jī)x(6)的輸入端連接，被測(cè)探頭(3)的輸出端與前置器(5)的輸入端連接，前置器(5)的輸出端與幅相測(cè)量?jī)x(6)的輸入端連接，幅相測(cè)量?jī)x(6)的輸出端可外接計(jì)算機(jī)。
通過改變磁場(chǎng)發(fā)生器(1)的控制信號(hào)可對(duì)傳感器幾種特性進(jìn)行測(cè)試采用正弦交變信號(hào)可以進(jìn)行傳感器幅頻特性測(cè)試或相頻特性測(cè)試，也可同時(shí)進(jìn)行幅頻、相頻特性測(cè)試(即全息動(dòng)態(tài)特性測(cè)試)；采用方波信號(hào)可進(jìn)行傳感器階躍特性測(cè)試；采用斜波信號(hào)可進(jìn)行傳感器斜坡特性測(cè)試；采用干擾信號(hào)可進(jìn)行傳感器抗磁場(chǎng)干擾實(shí)驗(yàn)。
如圖2，磁場(chǎng)發(fā)生器(1)由信號(hào)發(fā)生器(HP3325B)、壓控恒流源(7)、霍爾姆茲線圈(8)連接而成，標(biāo)準(zhǔn)磁場(chǎng)探測(cè)器(4)由磁場(chǎng)探頭(7405)及磁場(chǎng)探頭放大器(9)連接而成，幅相測(cè)量?jī)x(6)選用阻抗儀(HP4192)，被測(cè)探頭(3)與前置器(5)連接，放大器(9)、前置器(5)的輸出端分別與阻抗儀(HP4192)連接，阻抗儀(HP4192)可外接計(jì)算機(jī)(10)。
信號(hào)發(fā)生器(HP3325B)控制壓控恒流源(7)輸出電流，輸出電流的大小隨信號(hào)發(fā)生器(HP3325B)信號(hào)的變化而改變，霍爾姆茲線圈(8)在壓控恒流源(7)激勵(lì)下，會(huì)在兩線圈之間產(chǎn)生均勻磁場(chǎng)(2)，磁場(chǎng)強(qiáng)度取決于壓控恒流源(7)電流的大小，這樣，磁場(chǎng)(2)的強(qiáng)度也隨信號(hào)發(fā)生器(HP3325B)信號(hào)的變化而變化；磁場(chǎng)探頭(7405)及被測(cè)探頭(3)同時(shí)感應(yīng)磁場(chǎng)的變化，被測(cè)探頭(3)的電信號(hào)經(jīng)前置器(5)轉(zhuǎn)換輸出信號(hào)再輸入到阻抗儀(HP4192)，同時(shí)，磁場(chǎng)探頭(7405)的電信號(hào)經(jīng)放大器(9)放大也輸入到阻抗儀(HP4192)，阻抗儀(HP4192)設(shè)置幅度、相位測(cè)量功能，可以比較顯示出兩信號(hào)之間幅度比值和相位差值，而且可以通過接口(GP—IB)與計(jì)算機(jī)(10)通迅，由計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)打印測(cè)量值，并自動(dòng)繪制測(cè)量曲線。表1(見下頁(yè))為一組測(cè)試數(shù)據(jù)，其波德曲線如圖4所示。
如圖3，壓控恒流源(7)由運(yùn)放大器(A1，A2)、達(dá)林頓管(T1，T2)及電阻連接而成，其一端(11)與信號(hào)發(fā)生器(HP3325B)連接，另一端(12)與霍爾姆茲線(8)連接。
由于磁場(chǎng)發(fā)生器及幅相測(cè)量?jī)x的工作頻帶都很寬，一般可以做到0～100KHz，因此，采用該方法可以對(duì)傳感器0～100KHz頻率范圍內(nèi)幅頻特性和相頻特性進(jìn)行測(cè)試，并準(zhǔn)確繪出傳感器的波德曲線，可適用于各類磁感應(yīng)式傳感器的動(dòng)特性測(cè)試。
表1
<p>(續(xù)上頁(yè))
權(quán)利要求
1.一種磁感應(yīng)式傳感器全息動(dòng)態(tài)特性測(cè)試方法，其特征在于采用外加交變磁場(chǎng)藕合來進(jìn)行傳感器動(dòng)態(tài)特性測(cè)試。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁感應(yīng)式傳感器全息動(dòng)態(tài)特性測(cè)試方法，其特征在于將被測(cè)傳感器與標(biāo)準(zhǔn)磁場(chǎng)探測(cè)器的探頭置于均勻交變的磁場(chǎng)中，將兩探頭感應(yīng)到的電信號(hào)輸入到幅相測(cè)量?jī)x中進(jìn)行對(duì)比，測(cè)得兩者之間的幅度和相位差值，即可測(cè)得被測(cè)傳感器的幅頻和相位特性。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁感應(yīng)式傳感器全息動(dòng)態(tài)特性測(cè)試方法，其特征在于該方法具體實(shí)現(xiàn)是這樣的磁場(chǎng)發(fā)生器受控產(chǎn)生均勻交變磁場(chǎng)，將傳感器敏感元件——探頭及標(biāo)準(zhǔn)磁場(chǎng)探測(cè)器的探頭置于該磁場(chǎng)中，被測(cè)探頭線圈則感應(yīng)磁場(chǎng)變化，通過前置器變換成電壓輸出，該電壓量疊加了一個(gè)與磁場(chǎng)變化頻率相同的交變信號(hào)，將前置器輸出信號(hào)輸入幅相測(cè)量?jī)x，與直接輸入到幅相測(cè)量?jī)x中的標(biāo)準(zhǔn)磁場(chǎng)探測(cè)器信號(hào)進(jìn)行比較，測(cè)得二者之間的幅度和相位差值，磁場(chǎng)發(fā)生器受控不斷改變均勻交變磁場(chǎng)的變化頻率，即可測(cè)得傳感器的幅頻特性和相頻特性，并可繪出其波德曲線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的磁感應(yīng)式傳感器全息動(dòng)態(tài)特性測(cè)試方法，其特征在于通過改變磁場(chǎng)發(fā)生器的控制信號(hào)可對(duì)傳感器幾種特性進(jìn)行測(cè)試采用正弦交變信號(hào)可以進(jìn)行傳感器幅頻特性測(cè)試或相頻特性測(cè)試，也可同時(shí)進(jìn)行幅頻、相頻特性測(cè)試(即全息動(dòng)態(tài)特性測(cè)試)，采用方波信號(hào)可進(jìn)行傳感器階躍特性測(cè)試，采用斜波信號(hào)可進(jìn)行傳感器斜坡特性測(cè)試，采用干擾信號(hào)可進(jìn)行傳感器抗磁場(chǎng)干擾實(shí)驗(yàn)。
5.一種磁感應(yīng)式傳感器全息動(dòng)態(tài)特性測(cè)試裝置，其特征在于由磁場(chǎng)發(fā)生器、標(biāo)準(zhǔn)磁場(chǎng)探測(cè)器、被測(cè)探頭、前置器、幅相測(cè)量?jī)x連接而成，磁場(chǎng)發(fā)生器受控產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，將標(biāo)準(zhǔn)磁場(chǎng)探測(cè)器、被測(cè)探頭置于該磁場(chǎng)中，標(biāo)準(zhǔn)磁場(chǎng)探測(cè)器的輸出端與幅相測(cè)量?jī)x的輸入端連接，被測(cè)探頭的輸出端與前置器的輸入端連接，前置器的輸出端與幅相測(cè)量?jī)x的輸入端連接，幅相測(cè)量?jī)x的輸出端可外接計(jì)算機(jī)。
全文摘要
一種磁感應(yīng)式傳感器全息動(dòng)態(tài)特性測(cè)試方法及其裝置，通過將被測(cè)傳感器與標(biāo)準(zhǔn)磁場(chǎng)探測(cè)器的探頭置于均勻交變的磁場(chǎng)中，將兩探頭感應(yīng)到的電信號(hào)輸入到幅相測(cè)量?jī)x中進(jìn)行對(duì)比，測(cè)得兩者之間的幅度和相位差值，即可測(cè)得被測(cè)傳感器的幅頻和相位特性。由于磁場(chǎng)發(fā)生器及幅相測(cè)量?jī)x的工作頻帶都很寬，一般可以做到0～100KHz，因此，采用該方法可以對(duì)傳感器0～100KHz頻率范圍內(nèi)幅頻特性和相頻特性進(jìn)行測(cè)試，并準(zhǔn)確繪出傳感器的波德曲線，適用于各類磁感應(yīng)式傳感器的動(dòng)態(tài)特性測(cè)試。
文檔編號(hào)G01D5/12GK1125841SQ94113318
公開日1996年7月3日 申請(qǐng)日期1994年12月29日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月29日
發(fā)明者生壽華, 彭志華 申請(qǐng)人:珠海市金海岸天瑞儀表電器聯(lián)合公司