刘金煌
江阴市兴澄特种钢铁有限公司 江苏 江阴 214400
摘要：在新型电涡流传感器测量电路设计上，应该分析多点技术内容，例如基于传统接触式测量技术在实际应用中的缺陷，即可建立一种全新的测量电路实验平台，分析其设计技术方法，并对电路设计实验结果进行了阐述。
关键词：新型电涡流传感器；测量电路设计；实验平台；设计方法；实验结果
工程检验施工中需要对多种物理量检测数据进行分析，最终归结转化获得机械位移量，如此对监控提高检测仪器性能是很有帮助的。例如针对新型电涡流传感器的测量电路设计分析需要提高测量灵敏度与准确度，优化测量电路设计动态范围，要结合传感器测量电路的稳定运行性能与运行恶劣环境进行分析。
一、新型电涡流传感器的工作原理分析
新型电涡流传感器的基本构成包括了延伸电缆、探头线圈、信号处理模块以及被测体四大部分。在设备运行过程中，需要分析交变磁场变化，对其有效运行范围进行分析，了解被测体靠近过程中磁场能量的损失变化。此时被测体中会产生电涡流产生交变磁场，其中磁场反作用可确保线圈电流大小与相位变化，分析线圈阻抗变化情况，并对新型电涡流传感器的涡流场反作用问题进行分析，如图1[1]。
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图1新型电涡流传感器的基本构成结构示意图
如图1，在线圈阻抗变化过程中，需要分析被测体电导率、线圈几何参数、线圈被测体之间的相互控制距离进行分析，深入了解被测体的电阻率、磁导率以及厚度变化情况。如此可建立高频放射式测距涡流传感器，并对低频透射测厚涡流传感器内容进行分析，提出相关技术解决方案。简言之，它所建立的是围绕被测体、输入电流、线圈、磁场能量耦合、电涡流所共同构建的新型电涡流传感器系统技术体系[2]。
二、新型电涡流传感器测量电路的设计流程与设计方法
（一）设计流程
1建立布线图
在新型电涡流传感器测量电路设计流程中，需要首先采用印制板并设计电源线与地线，它可为电路正常工作提供不竭电源动力，同时配置导线内容，建立影响电路板电磁兼容的导线部分。在设计过程中，需要对地线组合所形成的电容部分进行分析，建立地线电路基准，确保多个电路都能提供0V参考电压，分析朱电磁干扰情况，结合底线对PCB到点面积分布均匀性进行分析，建立新型电涡流传感器测量电路机制，避免出现串扰问题。在进行表面布线过程中，可能存在大面积空余位置，要分析所布设铜网式的地线内容，同时规避印制板翘曲问题。
基于上述原则，可采用Altium Designer软件来设计测量电路，绘制PCB原理图，测量分析电路布局原理图，了解左下脚电源部分，同时在右下脚部分设置高频模拟模块，分析布线结果。在PCB板正面布线图分析过程中，需要建立反面布线图，了解PCB板双面网格覆铜机制，然后展开电路实验测试[3]。
2开展电路实验测试
在电路印制板制作过程中，需要保证元器件焊接到PCB之上，结合电路实验测试过程分析电路测试过程与结果，分析其中的直流稳压电源内容。在建立多谐振晶体振荡电路结果过程中，需要对其横轴与纵轴格进行调整，通过示波器探头分析其电路的实际衰减情况。如此可确保输出方波幅度控制在5V左右，周期控制在0.25μs，此时它的频率应该为4MHz。
在建立测量电路实验平台过程中，需要对其实验步骤进行分析，其实验设备中就包括了高精度位移标定器、直流稳压电流以及多种被测材料，最终形成电路实验系统。具体来讲其实验步骤应该参考如下：
第一，要将传感器探头与夹具建立高精度位移标定器，确保测量电路能够与直流稳压电源直接相连。
第二，要调整探头与试件间距，保持零距离，然后再旋转紧固螺钉，优化记录内容。同时要将千分表调整到整数位置，打开电源后展开电路实验测试。
第三，要转动位移并调节螺母，结合被测体与探头二者之间建立等量变化机制，结合万用表读取相关数据内容。
第四，在完成被测体测量以后，需要关闭直流电源。这一过程中要完成材料测量过程[4]。
3分析电路实验结果
在搭建实验平台后，需要结合不同非线性补偿方法进行分析，在测量过程中采用开环二次拟和函数法与闭环三次拟和函数补充法，如此可测量出电路的输出情况。在针对电路实验结果进行分析过程中，需要对传感器进行特性测试，分析检测距离与检测材料之间电阻与感抗之间关系，优化曲线线性相关度（将其调整到99%以上）。在针对线圈电阻与感抗之间分析相互线性关系，了解感抗关系曲线斜率，将其误差控制在3%以内，此时要认识到电路实验结果中关系曲线相互平行。结合上述分析结果，需要基于同一检测距离对不同被测提线圈阻抗进行分析，并明确其中等效值[5]。
总体而言，需要对新型电涡流传感器测量电路进行设计分析，建立PCB设计分析体系，并对电路功能进行测试，适当选择电路元器件，确保布局布线要求到位，设计PCB板。在这一过程中，就要将电子元器件焊接到PCB板上，如此搭建测量电路实验测试平台，优化相关功能测试，明确测试结果，并得出以下结论：在测量范围内要统一检测距离，分析不同被测体下的线圈阻抗，对不同检测距离下的线圈电阻与感抗关系曲线进行分析，发现二者之间的平行关系；再者，需要结合电路设计方案采用二次拟合函数法，专门针对传感器进行非线性补偿，并分析补偿结果，确保拟合结果满足传感器输入与输出要求，将其拟合线性度控制在95.3%左右[6]。
（二）设计方法
在设计方法过程中需要明确恒定频率下的载波调幅方法，分析位移发生变化对检测线圈阻抗值变化进行分析，了解位移变化过程中线圈阻抗变化，分析电桥平衡机制，结合放大检波要求了解输出信号传输机制，客观反映被测量数据变化，基于这一方法，可了解到其线路设计相对简单，且组织与位移之间存在函数关系。在这一过程中，要了解线性范围相对较窄、灵敏度较低这一情况。结合测试方法对载波频率改变过程进行调整，实施调幅法技术操作。
在调频法调频过程中，需要对其位移变化进行分析，了解线圈的电感值变化情况，结合检测电感变化内容了解调频测试方法，结合原理框图分析来建立传感线圈接入振荡回路。如果线圈发生位移变化时，需要对传感线圈L值了解振荡器振荡频率变化，结合频率位移非线性关系对测量电路减小问题进行分析，了解其温度变化对灵敏度所产生的影响情况，结合Z值测试法与Q值测试法展开分析，了解大幅度温度变化情况，包括它对灵敏度所产生的具体影响[7]。
总结：
综上所述，新型电涡流传感器测量电路设计可实现对测量电路技术内容的有效丰富，确保常用调频测量技术内容有效应用。如此一来，新型电涡流传感器测量电路也能够被广泛应用于工业生产中的多个领域中，其技术应用价值也会越来越高。
参考文献：
[1] 曲昀卿. 新型电涡流传感器测量电路的设计[J]. 科技创新与应用, 2012, 000(029):135-135.
[2] 荣锋, 韩信, 郭翠娟. 基于电涡流传感器的微位移测量系统的设计[J]. 仪表技术与传感器, 2020(9):12-18.
[3] 王骏. AEC电涡流感测器在汽车领域的应用[J]. 三联技术, 2019(114):26-34.
[4] 伍凯. 基于STM32的电涡流测距传感器设计[J]. 通讯世界, 2019, 026(004):250-251.
[5] 张永超, 赵录怀, 邱轲. 锰铜合金导线在电涡流位移传感器中的应用[J]. 电子设计工程, 2020, 028(003):149-152.
[6] 洪英勇. 电涡流式转速传感器在三辊卷板机定位改造中的应用[J]. 四川水泥, 2019, 000(003):218-218.
[7] 姚星星. 电涡流测距传感器特性研究[J]. 大学物理实验, 2020,143(04):12-16.