一種靈敏度增強(qiáng)型電渦流傳感器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種靈敏度增強(qiáng)型電渦流傳感器，包括依次連接的線圈組件、電路板(5)、傳輸電纜(7)和接頭(8)，所述線圈組件包括護(hù)罩(1)和設(shè)置于護(hù)罩(1)內(nèi)的磁芯(4)和線圈(3)，所述磁芯(4)為軸截面為T(mén)形的旋轉(zhuǎn)體磁芯，所述線圈(3)為空心柱狀線圈，所述磁芯(4)小端插入線圈(3)的空腔內(nèi)，磁芯(4)大端與線圈(3)端面相抵接，所述線圈(3)與電路板(5)連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用T形磁芯且其具有較高的電阻率，T形磁芯的大端對(duì)交變電磁場(chǎng)具有反射增強(qiáng)作用，可使得傳感器與被測(cè)體間的耦合增大，從而具有更高的靈敏度和更遠(yuǎn)的感測(cè)距離。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種靈敏度増強(qiáng)型電渦流傳感器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及測(cè)量與傳感領(lǐng)域，涉及一種電渦流傳感器，尤其是涉及一種靈敏度增強(qiáng)型電渦流傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]電渦流傳感器是一種基于電磁感應(yīng)原理的傳感器，它廣泛應(yīng)用于非接觸測(cè)量金屬導(dǎo)體的多種物理量，如位移、厚度、轉(zhuǎn)速、振動(dòng)等，也可應(yīng)用于材料電導(dǎo)率特性的測(cè)量和無(wú)損探傷。典型的電渦流傳感器具有單線圈形式，傳感器只有一個(gè)線圈，它通以激勵(lì)電流，在周?chē)臻g產(chǎn)生交變磁場(chǎng)。信號(hào)的接收可以用激勵(lì)線圈本身，也可以用其它的磁傳感器，如霍爾傳感器或巨磁阻傳感器等。
[0003]為了提高電渦流傳感器的靈敏度和檢測(cè)距離，通常有兩種途徑:一種途徑是采用扁平式線圈并增大線圈直徑，例如楊理踐、劉佳欣、高松巍、王峻峰、謝玲提出的“大位移電渦流傳感器的設(shè)計(jì)”(儀表技術(shù)與傳感器，2009(2): 11-12)，這種途徑的問(wèn)題在于傳感器體積較大。另外一種途徑是采用磁芯，包括柱形磁芯和罐形磁芯。例如，于亞婷、杜平安在“含鐵氧體磁芯的電渦流傳感器線圈阻抗理論模型和數(shù)值計(jì)算”(儀器儀表學(xué)報(bào)，2007,28(12):2268-2273)中提出的采用柱形磁芯可以提高傳感器的靈敏度，但其檢測(cè)距離與空心線圈時(shí)相當(dāng)，改進(jìn)效果有限。再如，劉藝柱、周小川在“硬幣識(shí)別器傳感線圈參數(shù)設(shè)計(jì)及改進(jìn)”(磁性材料及器件，2010(6):57-60)中提出的采用罐形磁芯的電渦流傳感器，這種形式會(huì)將磁回路限定在更小的范圍內(nèi)，從而減小了傳感器的檢測(cè)范圍，但只適合于像硬幣識(shí)別等這種提離變化很小的特殊場(chǎng)合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種靈敏度增強(qiáng)型電渦流傳感器，能有效增強(qiáng)靈敏度和探測(cè)距離。
[0005]本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0006]—種靈敏度增強(qiáng)型電渦流傳感器，包括依次連接的線圈組件、電路板、傳輸電纜和接頭，所述線圈組件包括護(hù)罩和設(shè)置于護(hù)罩內(nèi)的磁芯和線圈，所述磁芯為軸截面為T(mén)形的旋轉(zhuǎn)體磁芯，所述線圈為空心柱狀線圈，所述磁芯小端插入線圈的空腔內(nèi)，磁芯大端與線圈端面相抵接，所述線圈與電路板連接。
[0007]所述磁芯大端直徑與小端直徑的比為2?4:1。
[0008]所述磁芯小端高度與大端高度的比為2?5:1。
[0009]所述磁芯大端直徑大于或等于線圈的外徑。
[0010]所述磁芯的材質(zhì)包括鐵氧體。
[0011]還包括外殼，該外殼包括相連通的容納腔和引線腔，所述線圈組件和電路板設(shè)置于容納腔內(nèi)，所述傳輸電纜一端與電路板連接，另一端穿過(guò)引線腔與接頭連接。
[0012]所述護(hù)罩和外殼均由非金屬材料制成。
[0013]所述護(hù)罩外還設(shè)置有護(hù)套。
[0014]所述護(hù)套由非金屬材料制成。
[0015]所述傳輸電纜為三芯屏蔽電纜。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0017](I)本發(fā)明的磁芯為旋轉(zhuǎn)體，其軸截面為T(mén)形，且其由電阻率較高的材料(例如鐵氧體)制成。T形磁芯與圓柱形磁芯相比，增強(qiáng)了上端面對(duì)交變磁場(chǎng)的反射，使得傳感器與被測(cè)體間的耦合增大，因而根據(jù)本發(fā)明實(shí)施的電渦流傳感器具有更高的靈敏度和更遠(yuǎn)的探測(cè)距離。
[0018](2)本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于電導(dǎo)率測(cè)試、無(wú)損探傷和多種機(jī)械物理量(如位移、振動(dòng)、轉(zhuǎn)速等)的測(cè)量。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為本發(fā)明的磁芯結(jié)構(gòu)不意圖；
[0021]圖3為圖2的俯視圖；
[0022]圖4為本發(fā)明的線圈結(jié)構(gòu)不意圖；
[0023]圖5為圖4的俯視圖；
[0024]圖6為本發(fā)明的電渦流傳感器的電氣連接圖。
[0025]圖中標(biāo)記說(shuō)明:
[0026]1、護(hù)罩，2、護(hù)套，3、線圈，4、磁芯，5、內(nèi)置電路板，6、外殼，61、容納腔，62、引線腔，
7、傳輸電纜，8、接頭。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本實(shí)施例以本發(fā)明技術(shù)方案為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
[0028]在本發(fā)明的描述中，術(shù)語(yǔ)“橫向”、“縱向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述發(fā)明而不是要求本發(fā)明必須以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0029]在本發(fā)明的描述中，除非另有規(guī)定和限定，需要說(shuō)明的是，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，可以是機(jī)械連接或電氣相連，也可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通，可以是直接相連，也可以是通過(guò)中間媒介間接相連。
[0030]實(shí)施例1
[0031]如圖1所示，本實(shí)施例提供一種靈敏度增強(qiáng)型電渦流傳感器，包括依次連接的線圈組件、電路板5、傳輸電纜7和接頭8，線圈組件包括護(hù)罩I和設(shè)置于護(hù)罩I內(nèi)的磁芯4和線圈3，磁芯4為軸截面為T(mén)形的旋轉(zhuǎn)體磁芯，線圈3為空心柱狀線圈，磁芯4小端插入線圈3的空腔內(nèi)，磁芯4小端朝下，大端朝上，磁芯4大端與線圈3上端面相抵接，線圈3與電路板5連接，護(hù)罩I外還設(shè)置有護(hù)套2。
[0032]在本實(shí)施例中，磁芯4的結(jié)構(gòu)如圖2和圖3所示，采用軸截面為T(mén)形的磁芯4，并且磁芯4采用電阻率較高的材料制成，如鐵氧體。為了保證磁芯4的上端(直徑大的一端)對(duì)交變電磁場(chǎng)具有較強(qiáng)的反射效果，上端直徑與下端(直徑小的一端)的比為2?4:1。同時(shí)，為了保證電渦流傳感器具有較好的提離性能，T形磁芯的小端高度與大端高度的比為2?5:1。例如，磁芯上端直徑為10mm，下端直徑為3?4mm。磁芯的上端高度為3mm，下端高度為8mm。
[0033]在本實(shí)施例中，線圈3的結(jié)構(gòu)如圖4和圖5所示，采用空心圓柱狀線圈。線圈3與磁芯4配合使用，磁芯4小端插入空心線圈3內(nèi)部，磁芯4小端朝下，大端朝上。磁芯4的大端外徑大于或等于線圈3的外徑，這樣可以保證磁芯產(chǎn)生較強(qiáng)的反射效應(yīng)。例如，線圈的外徑為10mm，內(nèi)徑為3?4mm，高為8mm ο
[0034]在本實(shí)施例中，電路板5上焊有2個(gè)貼片固定電容、I個(gè)可變貼片電容和I個(gè)貼片電阻。線圈3連接到電路板5，電路板5通過(guò)傳輸電纜7與接頭8相連，圖6所示為它們的連接關(guān)系圖。所述電容、電阻與線圈3構(gòu)成RLC諧振結(jié)構(gòu)。傳輸電纜7為三芯屏蔽電纜，傳輸電纜7的第一引線、第二引線加正弦激勵(lì)信號(hào)，第三引線為傳感器的輸出信號(hào)。
[0035]在本實(shí)施例中，護(hù)罩I和護(hù)套2均由非金屬材料制成。在本實(shí)施例中，護(hù)罩I的材質(zhì)為陶瓷材料，其形狀桶形。例如護(hù)罩I的外徑11mm，壁厚為0.5mm，高為10?12mm。護(hù)套2由聚四氟乙烯塑料制成。
[0036]上述電渦流傳感器工作時(shí)，由與接頭8連接的外部激勵(lì)電路產(chǎn)生正弦信號(hào)通過(guò)傳輸電纜7內(nèi)部的第一、第二引線通入電路板5。電路板5與線圈3在內(nèi)部構(gòu)成RLC振蕩電路，線圈3上的電壓信號(hào)由傳輸電纜7內(nèi)部的第三引線引出。由于采用較高電阻率材料構(gòu)成的T型磁芯，有效地提高了電渦流傳感器的檢測(cè)靈敏度和感測(cè)距離，提高了被測(cè)量的量程范圍和測(cè)量精度，可廣泛應(yīng)用于電導(dǎo)率測(cè)試、無(wú)損探傷和多種機(jī)械物理量的測(cè)量。
[0037]實(shí)施例2
[0038]參考圖1所示，本實(shí)施例提供的靈敏度增強(qiáng)型電渦流傳感器還包括外殼6，該外殼6包括相連通的容納腔61和引線腔62，線圈組件和電路板5設(shè)置于容納腔61內(nèi)，傳輸電纜7—端與電路板5連接，另一端穿過(guò)引線腔62與接頭8連接。外殼6由非金屬材料制成，如聚四氟乙稀塑料等。其余同實(shí)施例1。
[0039]盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過(guò)上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到上述的描述不應(yīng)該被認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對(duì)于本發(fā)明的多種修改和替代將是顯而易見(jiàn)的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來(lái)限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種靈敏度增強(qiáng)型電渦流傳感器，包括依次連接的線圈組件、電路板(5)、傳輸電纜(7)和接頭(8)，其特征在于: 所述線圈組件包括護(hù)罩(I)和設(shè)置于護(hù)罩(I)內(nèi)的磁芯(4)和線圈(3)，所述磁芯(4)為軸截面為T(mén)形的旋轉(zhuǎn)體磁芯，所述線圈(3)為空心柱狀線圈，所述磁芯(4)小端插入線圈(3)的空腔內(nèi)，磁芯(4)大端與線圈(3)端面相抵接，所述線圈(3)與電路板(5)連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靈敏度增強(qiáng)型電渦流傳感器，其特征在于:所述磁芯(4)大端直徑與小端直徑的比為2?4:1。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靈敏度增強(qiáng)型電渦流傳感器，其特征在于:所述磁芯(4)小端高度與大端高度的比為2?5:1。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靈敏度增強(qiáng)型電渦流傳感器，其特征在于:所述磁芯(4)大端直徑大于或等于線圈(3)的外徑。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靈敏度增強(qiáng)型電渦流傳感器，其特征在于:所述磁芯(4)的材質(zhì)包括鐵氧體。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靈敏度增強(qiáng)型電渦流傳感器，其特征在于:還包括外殼(6)，該外殼(6)包括相連通的容納腔(61)和引線腔(62)，所述線圈組件和電路板(5)設(shè)置于容納腔(61)內(nèi)，所述傳輸電纜(7)—端與電路板(5)連接，另一端穿過(guò)引線腔(62)與接頭(8)連接。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的靈敏度增強(qiáng)型電渦流傳感器，其特征在于:所述護(hù)罩(I)和外殼(6)均由非金屬材料制成。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靈敏度增強(qiáng)型電渦流傳感器，其特征在于:所述護(hù)罩(I)外還設(shè)置有護(hù)套(2)。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的靈敏度增強(qiáng)型電渦流傳感器，其特征在于:所述護(hù)套(2)由非金屬材料制成。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靈敏度增強(qiáng)型電渦流傳感器，其特征在于:所述傳輸電纜(7)為三芯屏蔽電纜。
【文檔編號(hào)】G01D5/20GK105823493SQ201610140189
【公開(kāi)日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年3月11日
【發(fā)明人】雷華明
【申請(qǐng)人】上海交通大學(xué)