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专利名称：：一种用于检测微小平面线圈电感的振荡电路的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种用于检测微小平面线圈电感的振荡电路，属于电子检测
技术领域：
。
背景技术：
："柔顺传感器"概念的提出可以追溯到上世纪80年代末期，航空航天器中的许多特殊结构给传统刚性传感器的安装带来了很大困难。人们希望传感器具有良好的柔顺性能，不受被测物体形状限制，能够贴附于各种规则或不规则曲面实现正常的传感功能。进入上世纪90年代以后，美国、法国、日本、瑞士和葡萄牙等国家的科学家开始进行柔顺传感器的S开究工作，许多新型的传感器材料和结构被应用到这一研究领域之中。电涡流检测技术是一种无损、无接触测量的检测技术。电涡流传感器具有结构简单，灵敏度高，测量线性范围大，不受油污等介质的影响，抗干扰能力强等优点。通常而言，比较适合电涡流线圈的振荡电路有电容三点式振荡电路和微分张弛振荡电路。(1)电容三点式振荡电路电容三点式振荡电路是传统调频式电涡流传感器通常使用的一种振荡电路，它的一般形式如图l(a)所示。该电路的突出优点是输出波形好，输出频率信号的稳定性高，受器件(主要是三极管)参数变化的影响小。图l(b)是电容三点式振荡电路的等效电路图，容性元件Ip义2与三极管发射极相连，感性元件(即敏感线圈)j^接在三极管基极与集电极之间，当满足下列起振相位条件时<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>电路起振，其振荡频率一般为可见，敏感线圈的电感参数变化直接导致振荡频率的变化。该电路具有较高的灵敏度，其突出优点是稳定性好，其短期稳定性可达10-6量级。但电容三点式振荡电路的稳定性等性能受电路品质因素影响较大，在品质因素小的情况下，电路输出波形会变差，甚至停振。(2)微分张弛振荡电路微分张弛振荡电路是一种新型的张弛振荡电路，其基本形式如图2(a)所示。该电路的主要优点是结构简单，调节方便，测量的灵敏度可以很高，图2(b)是电路输出频率/和电感丄的一般关系曲线。在微分张弛电路中，电容C4和电阻R1组成充放电回路，其电压反馈到电压比较器的负输入端，敏感线圈L2和电阻R2也组成磁电回路，其电压反馈到电压比较器的正输入端，通过这两个电压的比较，在输出端输出方波。它的起振条件是L2/R2<R1C4。可见，微分张弛振荡电路的起振与敏感线圈及传输电缆的电阻参数无关，但仍然受到传感器敏感线圈品质因素的影响。而且，微分张弛振荡电路的主要缺点是输出信号稳定性差，受器件参数的影响也较大。其短期稳定性一般只能达到10^量级，虽然经过改进(主要是加入电容环节)，其短期稳定性已经可以达到104，但仍不能应用于位移等机械量的测量。
发明内容本发明的目的是提出一种用于检测微小平面线圈电感的振荡电路，以克服己有技术的不足之处，有效地提高振荡系统的品质因素，使电涡流线圈的信号输出稳定。本发明提出的用于检测微小平面线圈电感的振荡电路，包括一个三极管T2;四个电阻Rb3、Rb4、Rc2和Re2，四个电容C6、C7、C8禾QCb2，两个电感Ls、Lp以及被测平面线圈电感L3;所述的电阻Rc2的一端与电源相连接，电阻Rc2的另一端与三极管T2的集电极C2相连接，三极管T2的集电极C2同时与电容C7的一端相连接，电容C7的另一端与三极管T2的发射极E2相连接，三极管T2的发射极E2同时与电阻Re2的一端和电容C8的一端相连接，电阻Re2的另一端和电容C8的另一端分别接地，电阻Rb3的一端与电源相连接，电阻Rc3的另一端与三极管T2的基极B2相连接，三极管T2的基极B2同时与电阻Rb4的一端和电容Cb2的一端相连接，电阻Rb4的另一端和电容Cb2的另一端分别接地，三极管T2的集电极C2与电容C9的一端相连接，电容C9的另一端与电感Ls的一端相连接，电感Ls的另一端分别与电感Lp的一端和被测平面线圈L3相连接，电感Lp的另一端和被测平面线圈L3的另一端分别接地。本发明提出的用于检测微小平面线圈电感的振荡电路，其优点是将敏感线圈并联电感Lp后接入电容三点式振荡电路，丛而有效地提高了电路系统的品质因素，使电涡流线圈的信号输出稳定。本发明电路可达到如下优异性能指标(1)短期稳定性l(T;(2)长期稳定性10—5;(3)满量程频率变化量200KHz。图1是传统的检测电感的电容三点式振荡电路。图2是传统的检测电感的微分张驰振荡电路。图3是本发明提出的用于检测微小平面线圈电感的振荡电路。具体实施方式本发明提出的用于检测微小平面线圈电感的振荡电路，电路图如图3所示，包括一个三极管T2，四个电阻Rb3、Rb4、Rc2和Re2,四个电容C6、C7、C8禾BCb2，两个电感Ls、Lp以及被测平面线圈电感L3;所述的电阻Rc2的一端与电源相连接，电阻Rc2的另一端与三极管T2的集电极C2相连接，三极管T2的集电极C2同时与电容C7的一端相连接，电容C7的另一端与三极管T2的发射极E2相连接，三极管T2的发射极E2同时与电阻Re2的一端和电容C8的一端相连接，电阻Re2的另一端和电容C8的另一端分别接地，电阻Rb3的一端与电源相连接，电阻Rc3的另一端与三极管T2的基极B2相连接，三极管T2的基极B2同时与电阻Rb4的一端和电容Cb2的一端相连接，电阻Rb4的另一端和电容Cb2的另一端分别接地，三极管T2的集电极C2与电容C9的一端相连接，电容C9的另一端与电感Ls的一端相连接，电感Ls的另一端分别与电感Lp的一端和被测平面线圈L3相连接，电感Lp的另一端和被测平面线圈L3的另一端分别接地。以下是本发明的一个实施例中各元器件的参数本发明提出的用于检测微小平面线圈电感的振荡电路中，并联电感Lp远大于敏感线圈电感Lc，选择为22PH，其它元器件参数如下<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>以下结合图3详细介绍本发明的振荡电路的工作原理电容三点式振荡电路是传统调频式电涡流传感器通常使用的一种振荡电路，它的一般形式如图l(a)所示。图l(b)是电容三点式振荡电路的等效电路图，容性元件X。义2与三极管发射极相连，感性元件(即敏感线圈)义3接在三极管基极与集电极之间，当满足下列起振相位条件时<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>pr二2ra;r电路起振，其振荡频率一般为将敏感线圈和一个电感并联，组成系统，敏感线圈的参数是A、^，电感的参数是丄ip，该系统的电阻、电感参数可以表示为如果有^<<&，而；>>4，则上述两式可近似为"丄c该系统的电感参数和敏感线圈电感参数相同，而电阻参数远小于敏感线圈的电阻参数，故其品质因素将大大提高。事实上，RpRc，而Lp〉:^c的理想电感元件是很难找到的，但可以选择Lp))Lc而Rp较小的电感元件与敏感线圈并联，这可以大大减小电阻参数对振荡电路的影响，提高振荡电路的品质因素，同时又不影响电路的灵敏度。本发明的用于检测微小平面线圈电感的振荡电路如图3所示。其中，三极管T为振荡电路的核心元件。四个电阻Rb3、Rb4、Rc2、Re2决定三极管直流工作点。电容Cb和三极管基极相连，可以减小三极管结电容等杂散电容对电路稳定性的影响。电容C9与敏感线圈组成的支路和电容C7、C8分别连接到三极管的三极，组成电容三点式振荡电路。本发明的用于检测微小平面线圈电感的振荡电路中，三极管T为振荡电路的核心元件。四个电阻Rb3、Rb4、Rc2、Re2决定三极管直流工作点。电容C2b和三极管基极相连，可以减小三极管结电容等杂散电容对电路稳定性的影响。电容C3与敏感线圈组成的支路和电容C1、C2分别连接到三极管的三极，组成电容三点式振荡电路。本发明的用于检测微小平面线圈电感的振荡电路，即可应用于单个敏感线圈的信号检观ij，也可以应用于敏感线圈阵列的信号检测。应用于单个敏感线圈的信号检测时，将本发明的振荡电路与电源模块共同搭建成前置电路。敏感线圈接入前置电路形成振荡回路，产生振荡信号。前置电路与计算机数据采集电路相联，振荡信号被采集进入计算机系统进行数据处理，得到检测结果。应用于敏感线圈阵列的信号检测时，将本发明的振荡电路与译码电路、模拟开关、电源�？楣餐�搭建成前置电路。由计算机数据采集与处理系统提供电源及控制信号，经过屏蔽电缆传输到前置电路，控制多路模拟选通电路实现传感器探头中多路敏感元件的循环采样。传感器电路输出的信号亦经过屏蔽电缆传输到计算机进行采集与处理。采用分时复用的信号传输方法实现传感器阵列中多路信号的传输和采集，然后将采集到的信号送入计算机进行分析处理，得到检测结果。权利要求1、一种用于检测微小平面线圈电感的振荡电路，其特征在于该振荡电路包括一个三极管T2，四个电阻Rb3、Rb4、Rc2和Re2，四个电容C6、C7、C8和Cb2，两个电感Ls、Lp以及被测平面线圈电感L3；所述的电阻Rc2的一端与电源相连接，电阻Rc2的另一端与三极管T2的集电极C2相连接，三极管T2的集电极C2同时与电容C7的一端相连接，电容C7的另一端与三极管T2的发射极E2相连接，三极管T2的发射极E2同时与电阻Re2的一端和电容C8的一端相连接，电阻Re2的另一端和电容C8的另一端分别接地，电阻Rb3的一端与电源相连接，电阻Rc3的另一端与三极管T2的基极B2相连接，三极管T2的基极B2同时与电阻Rb4的一端和电容Cb2的一端相连接，电阻Rb4的另一端和电容Cb2的另一端分别接地，三极管T2的集电极C2与电容C9的一端相连接，电容C9的另一端与电感Ls的一端相连接，电感Ls的另一端分别与电感Lp的一端和被测平面线圈L3相连接，电感Lp的另一端和被测平面线圈L3的另一端分别接地。全文摘要本发明涉及一种用于检测微小平面线圈电感的振荡电路，属于电子检测
技术领域：
。其中，电阻Rc2与电源和三极管的集电极相连接，电容C7与三极管的发射极相连接，三极管的发射极与电阻Re2和电容相连接，电阻Re2和电容C8分别接地，电阻Rb3的与电源和三极管的基极相连接，基极同时与电阻Rb4和电容Cb2相连接，电阻Rb4、电容Cb2分别接地，集电极与电容C9的一端相连接，电容C9与电感Ls相连接，电感Ls与电感Lp和被测平面线圈L3相连接，并分别接地。本发明的振荡电路，将敏感线圈并联电感Lp后接入电容三点式振荡电路，从而有效地提高了电路系统的品质因素，使电涡流线圈的信号输出稳定。文档编号G01R27/26GK101408569SQ20081022737公开日2009年4月15日申请日期2008年11月28日优先权日2008年11月28日发明者丁天怀,鹏王,颖胡申请人:清华大学