四川管道传感器线圈

    在图1b所示的系统中，发射器线圈(tx)106被电路102(电路102可以是集成电路)激励，以生成被示出为emf场108的可变电磁场(emf)。磁场108与接收器线圈(rx)104耦合。如图1b所示，如果将导电金属目标124放置在接收器线圈104的上方，则会在金属目标124中生成涡电流。该涡电流生成新的电磁场，该电磁场理想情况下与场108相等并相反，从而抵消了在金属目标124正下方的接收器线圈104中的场。接收器线圈(rx)104捕获由发射线圈106生成的可变emf场108和由金属目标124感应的场，得到在接收器线圈104的端子处生成的正弦电压。在没有金属目标124的情况下，在rx线圈104(在图1b中被标记为rxcos110和rxsin112)的端子处将没有电压。当金属目标124相对于rx线圈104被放置在特定位置时，在被金属目标124覆盖的区域上的合成电磁场理想地为零，因此在rx线圈104的端子处的电压将具有不同的特性，这取决于金属目标124相对于接收线圈104的位置。rx线圈104以以下方式被设计：随着在整个接收器线圈104上扫描金属目标124，在一个rx线圈(rxsin112)的端子处产生正弦电压，在另一个rx线圈(rxcos110)的端子处产生余弦电压。目标相对于rx线圈104的位置调制在rx线圈104的端子处的电压的幅度和相位。传感器线圈的尺寸需要根据应用场景定制。四川管道传感器线圈

区别在距离迹线小于约1mm的场中。图10d示出导线1020的一维模型与基准矩形迹线1022在距迹线中心1mm的距离处的差异。单个矩形迹线1022的表示可以通过单导线配置和多导线配置两者来实现。可以看出，该场与一维模型略有偏离。从图10d可以看出，误差不可忽略，但在两种情况下，即使在1mm处，误差也只有很小的分数1％。由于接收线圈的大多数点相对于发射线圈的距离远大于1mm，因此1维导线模型在大多数应用中可能就足够了。也可以用三维块状元素来表示发射线圈，其中假定电流密度是均匀的。图10e示出这种近似。如图10e所示，这以适度的附加计算为代价将由发射线圈产生的磁场的建模误差减小了一个数量级。因此，在步骤1006和步骤1010中，可以将迹线建模为一维迹线。因此，通过使用1维导线模型可以预先计算由发射线圈产生的源磁场。在一些实施例中，可以使用基于3d块状件元素的更高级的模型，如上所述，该模型可以产生大致相同的结果。这些模型可以使用有限元矩阵形式的计算，然而，此类模型可能需要许多元素，并且需要增加计算。如上文所讨论的，类似于fem的模型可能使用太多的元素(1亿多个网格元素)来达到所提出的一维模型的准确性。小型传感器线圈配件传感器线圈使用的时候有什么要注意？

可以把产生电涡流的金属导体等效成一个短路环，即假设电涡流只分布在环体内。因此，电涡流式传感器的等效电路计算方法为：式中，R2为电涡流短路环等效电阻；h为电涡流的深度（）；ra为短路环的外径；ri为短路环的内径。由基尔霍夫电压定律有式中ω为线圈与金属导体的互感系数。可得等效阻抗为式中Req为产生电涡流效应后线圈的等效电阻，Leq为产生电涡流效应后线圈的等效电感。由于电涡流的影响，线圈复阻抗的实部（等效电阻）增大、虚部（等效电感）减小。因此，线圈的等效品质因数下降。电涡流式传感器的等效电气参数都是互感系数M2的函数。通常总是利用其等效电感的变化组成测量电路，因此，电涡流式传感器属于电感式（互感式）传感器。三、测量电路用于电涡流传感器的测量电路主要有调频式，调幅式测量电路两种。1、调频式测量电路调频式测量电路，传感器线圈作为组成LC振荡器的电感元件，当传感器等效电感在涡流影响下因被测量变化而变化时，将导致振荡器的振荡频率发生变化，该频率可直接由数字频率计测得，或通过频率-电压变换后用数字电压表测量出对应的电压。2、调幅式测量电路调幅式测量电路，由传感器线圈、电容和石英晶体组成的石英晶体振荡电路。

   电涡流测量原理是一种非接触式测量原理。这种类型的传感器特别适合测量快速的位移变化，且无需在被测物体上施加外力。而非接触测量对于被测表面不允许接触的情况，或者需要传感器有超长寿命的应用领用意义重大。严格来讲，电涡流测量原理应该属于一种电感式测量原理。电涡流效应源自振荡电路的能量。而电涡流需要在可导电的材料内才可以形成。给传感器探头内线圈提供一个交变电流，可以在传感器线圈周围形成一个磁场。如果将一个导体放入这个磁场，根据法拉第电磁感应定律，导体内会激发出电涡流。根据楞兹定律，电涡流的磁场方向与线圈磁场正好相反，而这将改变探头内线圈的阻抗值。而这个阻抗值的变化与线圈到被测物体之间的距离直接相关。传感器探头连接到控制器后，控制器可以从传感器探头内获得电压值的变化量，并以此为依据，计算出对应的距离值。电涡流测量原理可以运用于所有导电材料。由于电涡流可以穿透绝缘体，即使表面覆盖有绝缘体的金属材料，也可以作为电涡流传感器的被测物体。独特的圈式绕组设计在实现传感器外形紧凑的同时，可以满足其运转于高温测量环境的要求。所有德国米铱的电涡流传感器都可以承受有灰尘，潮湿，油污和压力的测量环境。尽管如此。传感器线圈需要与电路板精确匹配。

rx线圈104以以下方式被设计：随着在整个线圈104上扫描金属目标124，在一个rx线圈(rxsin112)的端子处产生正弦电压，在另一个rx线圈(rxcos110)的端子处产生余弦电压。目标相对于rx线圈104的位置调制在rx线圈104的端子处的电压的幅度和相位。如图1a所示和上面讨论的，发射器线圈106、接收线圈104和发射/接收电路102可以被安装在单个pcb上。此外，pcb可以被定位成使得金属目标124被定位在接收线圈104上方并且与接收线圈104间隔开特定间隔，即气隙(ag)。金属目标124相对于其上安装接收线圈104和发射器线圈106的pcb的位置可以通过处理由正弦定向线圈112和余弦定向线圈110生成的信号来确定。下面，描述在理论上理想的条件下对金属目标124相对于接收线圈104的位置的确定。在图1b中，金属目标124位于位置。在该示例中，图1b和图2a、图2b和图2c描绘线性位置定位器系统的操作。线性定位器和圆形定位器二者的操作原理相同。在下面的讨论中，通过提供因线圈110和线圈112和金属目标124的前缘的位置所引起的关于正弦定向线圈112的正弦操作的角度关系，给出关于余弦定向线圈110和正弦定向线圈112的构造的位置。传感器线圈的线圈在设计时需要考虑其机械强度。常开传感器线圈参数

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与线圈设计800所示的线性位置系统不同，图9a、图9b和图9c所示的线圈设计900示出旋转位置系统。如线圈设计900中所示，发射线圈902、余弦定向接收线圈904和正弦定向线圈906以圆形方式定向。此外，发射线圈902包括具有引线920的变形部分916。正弦定向线圈906包括阱908和阱912，并且被连接到引线924。类似地，余弦定向线圈904包括阱910和阱914，并且被耦合到引线926。pcb还可以具有安装孔918。图9a示出线圈设计900的平面图，而图9b示出线圈设计900的斜视图，其示出在其上形成线圈设计900的pcb板的两侧上的通孔和迹线。图9c示出印刷电路板930上的线圈设计900的平面图。此外，被耦合到引线920、引线924和引线926的控制电路932被安装在电路板930上。图9d示出类似于在定位系统400中使用的实际位置的实际位置与在例如算法700的步骤704中通过使用rx电压通过仿真重构的位置之间的百分比误差。如图9d所示，在已经根据算法700优化线圈设计900之后，理论结果与仿真结果之间的百分比误差小于％。图9e示出在已经根据算法700优化线圈设计900之后的实际角位置和仿真角位置。图6也示出在已经应用线性化算法之后经优化的线圈设计900的全标度误差的百分比。在该标度下，误差小于％fs。四川管道传感器线圈