大量程電渦流位移傳感器設(shè)計與實驗研究.pdf

1、電渦流位移傳感器作為電廠TSI系統(tǒng)中在線監(jiān)測旋轉(zhuǎn)機械振動等特征量的分析儀具有可靠性好、響應(yīng)速度快、抗干擾力強等優(yōu)點。但是在旋轉(zhuǎn)機械脹差測量過程中，因被測面尺寸和安裝空間等因素的限制，需要開發(fā)出探頭外徑不變，線性量程擴大型傳感器。為解決這一問題，本文以理論分析為基礎(chǔ)，實驗為手段，通過優(yōu)化探頭線圈結(jié)構(gòu)尺寸和測量電路來實現(xiàn)擴大電渦流傳感器線性量程的目的。
　　首先，根據(jù)電渦流傳感器的工作原理和空心變壓器模型建立了求解線圈等效阻抗的數(shù)學(xué)模

2、型。因等效電阻和等效電感的理論值與實測值間的誤差較大，提出了基于位移變化的修正函數(shù)，使得在不同線圈尺寸下的模型計算誤差降低了10％。
　　其次，對于線圈參數(shù)的優(yōu)化提出了雙目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化法。針對線徑的優(yōu)化是以線圈的交流電阻和品質(zhì)因素隨溫度的變化率作為雙目標(biāo)函數(shù)，采用實驗法選擇目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)值;針對線圈槽寬和內(nèi)徑的優(yōu)化是以傳感器的非線性誤差和靈敏度作為雙目標(biāo)函數(shù)，采用直接比較法選擇目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)值。
　　第三，采用模塊化的設(shè)計思路，設(shè)

3、計與探頭相配套的變頻調(diào)幅式測量電路，以實現(xiàn)位移信號向電信號的轉(zhuǎn)換。主要電路結(jié)構(gòu)包括振蕩器，檢波器等。利用Multisim12軟件對各功能電路進行調(diào)試和仿真，使各電路模塊符合設(shè)計要求。
　　最后，通過將傳感器探頭等效元器件串接到振蕩器中，對測量電路進行仿真實驗。分析經(jīng)補償后的傳感器的輸出值，得出其線性量程為19mm，靈敏度為0.4V/mm。相較于電廠常用的本特利公司生產(chǎn)的Φ25mm傳感器，其線性量程提高了6.3mm。
　　仿真