电涡流传感器温度漂移的差动式补偿及其变送器的设计

摘要

电涡流式传感器是基于电涡流效应建立的，属于特殊的电感传感器，因此容易受到温度的影响，产生温度漂移。实验证明，影响电涡流传感器温漂的主要因素是检测线圈阻抗的变化，而线圈阻抗温度漂移主要表现为线圈电阻温度漂移，感抗温度漂移很小，因此，针对检测线圈电阻的温漂补偿是非常有效的，但影响温漂的因素是多方面的，几乎涉及传感器系统的所有部件和参数，针对单一参数或几个参数进行补偿，往往只能满足一定工程的要求，适用的温度变化范围一般也较小(100℃以下)。 本文在分析电涡流传感器温度漂移的各种因素的基础上，探讨了高温区(100℃以上)电涡流传感器温度漂移的的补偿方法。着重介绍电涡流传感器温度漂移差动式补偿及其变送器的设计思路和实现方法，包括传感器系统温度漂移因素分析、补偿方法分析、电涡流传感器差动式补偿分析、变送器的设计、实验结果分析等。 电涡流传感器及其温度漂移差动式补偿系统，所谓差动式，就是另外设计．一个与检测线圈参数完全相同的补偿线圈，通过巧妙的电路设计补偿线圈与检测线圈的差动输出。 实验结果表明：基于电路设计的差动式电涡流传感器温度漂移补偿系统，温度漂移小于0.5％，明显优于一般补偿方法对类似传感器的补偿精度<'[2]>(2.34％)，即使在高温区仍然具有比较高的补偿精度，达到了系统设计的预期目的。差动式温漂补偿系统为电涡流传感器高温区的温漂补偿提供了新的方法，与单一参数补偿相比，精度更高，也更具发展前途。

目录

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摘要

第一章绪论

1.1有关本课题的研究现状

1.2课题研究的意义、内容

1.3课题研究的技术难点和可能创新的地方

1.4本文结构框架

第二章电涡流传感器

2.1电涡流效应

2.1.1电涡流的径向形成范围

2.1.2电涡流强度与距离的关系

2.1.3电涡流的轴向贯穿深度

2.2电涡流传感器的工作原理

2.3电涡流传感器的基本特性

2.4参数计算与分析

2.4.1涡流损耗功率

2.4.2线圈轴上磁感应强度

第三章传感器温度补偿技术

3.1传感器系统及组成环节对温度的有害灵敏度

3.2并联式温度补偿原理

3.3反馈式温度补偿原理

第四章电涡流传感器的差动式补偿

4.1电涡流传感器敏感探头的阻抗特性

4.2涡流线圈电阻—温度特性

4.3温度的变化是导线内电流密度的分布状态发生变化，使得导线等效交流电阻改变

4.4涡流传感器温漂的补偿

4.4.1利用集肤效应引起的电阻Rac(t)和对应于电流密度分布等效交流电阻R'ac(t)的关系抑制温漂

4.4.2通过减小交流电阻来抑制温漂

4.5电涡流传感器的差动式补偿

4.5.1电涡流传感器的差动式补偿方法

4.5.2 Z/V变换器的设计

4.5.3激励信号源

4.5.4滤波与调整电路

4.6电涡流传感器差动式补偿实验结果与分析

第五章结论

致谢

参考文献

附录