專利名稱：：一種用于檢測微小平面線圈電感的振蕩電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種用于檢測微小平面線圈電感的振蕩電路，屬于電子檢測
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
："柔順傳感器"概念的提出可以追溯到上世紀(jì)80年代末期，航空航天器中的許多特殊結(jié)構(gòu)給傳統(tǒng)剛性傳感器的安裝帶來了很大困難。人們希望傳感器具有良好的柔順性能，不受被測物體形狀限制，能夠貼附于各種規(guī)則或不規(guī)則曲面實(shí)現(xiàn)正常的傳感功能。進(jìn)入上世紀(jì)90年代以后，美國、法國、日本、瑞士和葡萄牙等國家的科學(xué)家開始進(jìn)行柔順傳感器的S開究工作，許多新型的傳感器材料和結(jié)構(gòu)被應(yīng)用到這一研究領(lǐng)域之中。電渦流檢測技術(shù)是一種無損、無接觸測量的檢測技術(shù)。電渦流傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單，靈敏度高，測量線性范圍大，不受油污等介質(zhì)的影響，抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。通常而言，比較適合電渦流線圈的振蕩電路有電容三點(diǎn)式振蕩電路和微分張弛振蕩電路。(1)電容三點(diǎn)式振蕩電路電容三點(diǎn)式振蕩電路是傳統(tǒng)調(diào)頻式電渦流傳感器通常使用的一種振蕩電路，它的一般形式如圖l(a)所示。該電路的突出優(yōu)點(diǎn)是輸出波形好，輸出頻率信號的穩(wěn)定性高，受器件(主要是三極管)參數(shù)變化的影響小。圖l(b)是電容三點(diǎn)式振蕩電路的等效電路圖，容性元件Ip義2與三極管發(fā)射極相連，感性元件(即敏感線圈)j^接在三極管基極與集電極之間，當(dāng)滿足下列起振相位條件時<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>電路起振，其振蕩頻率一般為可見，敏感線圈的電感參數(shù)變化直接導(dǎo)致振蕩頻率的變化。該電路具有較高的靈敏度，其突出優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定性好，其短期穩(wěn)定性可達(dá)10-6量級。但電容三點(diǎn)式振蕩電路的穩(wěn)定性等性能受電路品質(zhì)因素影響較大，在品質(zhì)因素小的情況下，電路輸出波形會變差，甚至停振。(2)微分張弛振蕩電路微分張弛振蕩電路是一種新型的張弛振蕩電路，其基本形式如圖2(a)所示。該電路的主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)節(jié)方便，測量的靈敏度可以很高，圖2(b)是電路輸出頻率/和電感丄的一般關(guān)系曲線。在微分張弛電路中，電容C4和電阻R1組成充放電回路，其電壓反饋到電壓比較器的負(fù)輸入端，敏感線圈L2和電阻R2也組成磁電回路，其電壓反饋到電壓比較器的正輸入端，通過這兩個電壓的比較，在輸出端輸出方波。它的起振條件是L2/R2<R1C4?？梢?，微分張弛振蕩電路的起振與敏感線圈及傳輸電纜的電阻參數(shù)無關(guān)，但仍然受到傳感器敏感線圈品質(zhì)因素的影響。而且，微分張弛振蕩電路的主要缺點(diǎn)是輸出信號穩(wěn)定性差，受器件參數(shù)的影響也較大。其短期穩(wěn)定性一般只能達(dá)到10^量級，雖然經(jīng)過改進(jìn)(主要是加入電容環(huán)節(jié))，其短期穩(wěn)定性已經(jīng)可以達(dá)到104，但仍不能應(yīng)用于位移等機(jī)械量的測量。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提出一種用于檢測微小平面線圈電感的振蕩電路，以克服己有技術(shù)的不足之處，有效地提高振蕩系統(tǒng)的品質(zhì)因素，使電渦流線圈的信號輸出穩(wěn)定。本發(fā)明提出的用于檢測微小平面線圈電感的振蕩電路，包括一個三極管T2;四個電阻Rb3、Rb4、Rc2和Re2，四個電容C6、C7、C8禾QCb2，兩個電感Ls、Lp以及被測平面線圈電感L3;所述的電阻Rc2的一端與電源相連接，電阻Rc2的另一端與三極管T2的集電極C2相連接，三極管T2的集電極C2同時與電容C7的一端相連接，電容C7的另一端與三極管T2的發(fā)射極E2相連接，三極管T2的發(fā)射極E2同時與電阻Re2的一端和電容C8的一端相連接，電阻Re2的另一端和電容C8的另一端分別接地，電阻Rb3的一端與電源相連接，電阻Rc3的另一端與三極管T2的基極B2相連接，三極管T2的基極B2同時與電阻Rb4的一端和電容Cb2的一端相連接，電阻Rb4的另一端和電容Cb2的另一端分別接地，三極管T2的集電極C2與電容C9的一端相連接，電容C9的另一端與電感Ls的一端相連接，電感Ls的另一端分別與電感Lp的一端和被測平面線圈L3相連接，電感Lp的另一端和被測平面線圈L3的另一端分別接地。本發(fā)明提出的用于檢測微小平面線圈電感的振蕩電路，其優(yōu)點(diǎn)是將敏感線圈并聯(lián)電感Lp后接入電容三點(diǎn)式振蕩電路，叢而有效地提高了電路系統(tǒng)的品質(zhì)因素，使電渦流線圈的信號輸出穩(wěn)定。本發(fā)明電路可達(dá)到如下優(yōu)異性能指標(biāo)(1)短期穩(wěn)定性l(T;(2)長期穩(wěn)定性10—5;(3)滿量程頻率變化量200KHz。圖1是傳統(tǒng)的檢測電感的電容三點(diǎn)式振蕩電路。圖2是傳統(tǒng)的檢測電感的微分張馳振蕩電路。圖3是本發(fā)明提出的用于檢測微小平面線圈電感的振蕩電路。具體實(shí)施方式本發(fā)明提出的用于檢測微小平面線圈電感的振蕩電路，電路圖如圖3所示，包括一個三極管T2，四個電阻Rb3、Rb4、Rc2和Re2,四個電容C6、C7、C8禾BCb2，兩個電感Ls、Lp以及被測平面線圈電感L3;所述的電阻Rc2的一端與電源相連接，電阻Rc2的另一端與三極管T2的集電極C2相連接，三極管T2的集電極C2同時與電容C7的一端相連接，電容C7的另一端與三極管T2的發(fā)射極E2相連接，三極管T2的發(fā)射極E2同時與電阻Re2的一端和電容C8的一端相連接，電阻Re2的另一端和電容C8的另一端分別接地，電阻Rb3的一端與電源相連接，電阻Rc3的另一端與三極管T2的基極B2相連接，三極管T2的基極B2同時與電阻Rb4的一端和電容Cb2的一端相連接，電阻Rb4的另一端和電容Cb2的另一端分別接地，三極管T2的集電極C2與電容C9的一端相連接，電容C9的另一端與電感Ls的一端相連接，電感Ls的另一端分別與電感Lp的一端和被測平面線圈L3相連接，電感Lp的另一端和被測平面線圈L3的另一端分別接地。以下是本發(fā)明的一個實(shí)施例中各元器件的參數(shù)本發(fā)明提出的用于檢測微小平面線圈電感的振蕩電路中，并聯(lián)電感Lp遠(yuǎn)大于敏感線圈電感Lc，選擇為22PH，其它元器件參數(shù)如下<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>以下結(jié)合圖3詳細(xì)介紹本發(fā)明的振蕩電路的工作原理電容三點(diǎn)式振蕩電路是傳統(tǒng)調(diào)頻式電渦流傳感器通常使用的一種振蕩電路，它的一般形式如圖l(a)所示。圖l(b)是電容三點(diǎn)式振蕩電路的等效電路圖，容性元件X。義2與三極管發(fā)射極相連，感性元件(即敏感線圈)義3接在三極管基極與集電極之間，當(dāng)滿足下列起振相位條件時<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>pr二2ra;r電路起振，其振蕩頻率一般為將敏感線圈和一個電感并聯(lián)，組成系統(tǒng)，敏感線圈的參數(shù)是A、^，電感的參數(shù)是丄ip，該系統(tǒng)的電阻、電感參數(shù)可以表示為如果有^<<&，而；>>4，則上述兩式可近似為"丄c該系統(tǒng)的電感參數(shù)和敏感線圈電感參數(shù)相同，而電阻參數(shù)遠(yuǎn)小于敏感線圈的電阻參數(shù)，故其品質(zhì)因素將大大提高。事實(shí)上，RpRc，而Lp〉:^c的理想電感元件是很難找到的，但可以選擇Lp))Lc而Rp較小的電感元件與敏感線圈并聯(lián)，這可以大大減小電阻參數(shù)對振蕩電路的影響，提高振蕩電路的品質(zhì)因素，同時又不影響電路的靈敏度。本發(fā)明的用于檢測微小平面線圈電感的振蕩電路如圖3所示。其中，三極管T為振蕩電路的核心元件。四個電阻Rb3、Rb4、Rc2、Re2決定三極管直流工作點(diǎn)。電容Cb和三極管基極相連，可以減小三極管結(jié)電容等雜散電容對電路穩(wěn)定性的影響。電容C9與敏感線圈組成的支路和電容C7、C8分別連接到三極管的三極，組成電容三點(diǎn)式振蕩電路。本發(fā)明的用于檢測微小平面線圈電感的振蕩電路中，三極管T為振蕩電路的核心元件。四個電阻Rb3、Rb4、Rc2、Re2決定三極管直流工作點(diǎn)。電容C2b和三極管基極相連，可以減小三極管結(jié)電容等雜散電容對電路穩(wěn)定性的影響。電容C3與敏感線圈組成的支路和電容C1、C2分別連接到三極管的三極，組成電容三點(diǎn)式振蕩電路。本發(fā)明的用于檢測微小平面線圈電感的振蕩電路，即可應(yīng)用于單個敏感線圈的信號檢觀ij，也可以應(yīng)用于敏感線圈陣列的信號檢測。應(yīng)用于單個敏感線圈的信號檢測時，將本發(fā)明的振蕩電路與電源模塊共同搭建成前置電路。敏感線圈接入前置電路形成振蕩回路，產(chǎn)生振蕩信號。前置電路與計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集電路相聯(lián)，振蕩信號被采集進(jìn)入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到檢測結(jié)果。應(yīng)用于敏感線圈陣列的信號檢測時，將本發(fā)明的振蕩電路與譯碼電路、模擬開關(guān)、電源模塊共同搭建成前置電路。由計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)提供電源及控制信號，經(jīng)過屏蔽電纜傳輸?shù)角爸秒娐?，控制多路模擬選通電路實(shí)現(xiàn)傳感器探頭中多路敏感元件的循環(huán)采樣。傳感器電路輸出的信號亦經(jīng)過屏蔽電纜傳輸?shù)接?jì)算機(jī)進(jìn)行采集與處理。采用分時復(fù)用的信號傳輸方法實(shí)現(xiàn)傳感器陣列中多路信號的傳輸和采集，然后將采集到的信號送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析處理，得到檢測結(jié)果。權(quán)利要求1、一種用于檢測微小平面線圈電感的振蕩電路，其特征在于該振蕩電路包括一個三極管T2，四個電阻Rb3、Rb4、Rc2和Re2，四個電容C6、C7、C8和Cb2，兩個電感Ls、Lp以及被測平面線圈電感L3；所述的電阻Rc2的一端與電源相連接，電阻Rc2的另一端與三極管T2的集電極C2相連接，三極管T2的集電極C2同時與電容C7的一端相連接，電容C7的另一端與三極管T2的發(fā)射極E2相連接，三極管T2的發(fā)射極E2同時與電阻Re2的一端和電容C8的一端相連接，電阻Re2的另一端和電容C8的另一端分別接地，電阻Rb3的一端與電源相連接，電阻Rc3的另一端與三極管T2的基極B2相連接，三極管T2的基極B2同時與電阻Rb4的一端和電容Cb2的一端相連接，電阻Rb4的另一端和電容Cb2的另一端分別接地，三極管T2的集電極C2與電容C9的一端相連接，電容C9的另一端與電感Ls的一端相連接，電感Ls的另一端分別與電感Lp的一端和被測平面線圈L3相連接，電感Lp的另一端和被測平面線圈L3的另一端分別接地。全文摘要本發(fā)明涉及一種用于檢測微小平面線圈電感的振蕩電路，屬于電子檢測
技術(shù)領(lǐng)域：
。其中，電阻Rc2與電源和三極管的集電極相連接，電容C7與三極管的發(fā)射極相連接，三極管的發(fā)射極與電阻Re2和電容相連接，電阻Re2和電容C8分別接地，電阻Rb3的與電源和三極管的基極相連接，基極同時與電阻Rb4和電容Cb2相連接，電阻Rb4、電容Cb2分別接地，集電極與電容C9的一端相連接，電容C9與電感Ls相連接，電感Ls與電感Lp和被測平面線圈L3相連接，并分別接地。本發(fā)明的振蕩電路，將敏感線圈并聯(lián)電感Lp后接入電容三點(diǎn)式振蕩電路，從而有效地提高了電路系統(tǒng)的品質(zhì)因素，使電渦流線圈的信號輸出穩(wěn)定。文檔編號G01R27/26GK101408569SQ20081022737公開日2009年4月15日申請日期2008年11月28日優(yōu)先權(quán)日2008年11月28日發(fā)明者丁天懷,鵬王,穎胡申請人:清華大學(xué)