在發(fā)射線圈施上交流電壓,產(chǎn)生交流電流并在空間生成交流磁場,
該磁場在接收線圈感應(yīng)用電動勢,并通過調(diào)理電路處理,最終得到電壓信號送入處理器,計(jì)算得到待測物導(dǎo)致的發(fā)射信號與接收信號之間的相位差,
根據(jù)這一相位差判斷待測物的類型。
不存在待測物的情況
當(dāng)不存在待測物時(shí),發(fā)射線圈的等效電路由電阻和電感組成,如下圖:
發(fā)射線圈等效電路
其中R1為線圈電阻,其電阻值大概為4Ω;L1為線圈電感,其電感量大概為 10mH。
其阻抗表示為:
存在待測物的情況
發(fā)射線圈通入交流電流I1時(shí),線圈周圍產(chǎn)生一個(gè)交變磁場H1。
當(dāng)待測物位于線圈磁場范圍內(nèi)時(shí),待測物內(nèi)部生產(chǎn)感應(yīng)渦流電流I2,
渦流信號在待測物附近產(chǎn)生交變磁場H2,渦流的中心之處H1和H2同軸但是方向相反。
因此,原有外部磁場被削弱,導(dǎo)致線圈的等效阻抗、相位均發(fā)生變化。
渦流示意圖
線圈和待測物視為兩個(gè)互感的耦合線圈。
等效電路如圖所示:
待測物渦流影響下的等效電路
其中R1為發(fā)射線圈的電阻,L1為發(fā)射線圈的電感,R2為待測物渦流效應(yīng)的等效電阻,L2為待測物渦流效應(yīng)的等效電感,M為發(fā)射線圈與待測物之間的互感。
根據(jù)基爾霍夫定律,在發(fā)射線圈側(cè),有:
在待測物側(cè),有:
聯(lián)立上述兩式,求解,得到:
對于不同類型的待測物,由于待測物的影響,
將使得發(fā)射線圈的等效電阻增大,而等效電抗可增大,或者減少。
通過判斷等效電抗增大或者減小,實(shí)現(xiàn)對待測物進(jìn)行分類。
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原文標(biāo)題:一個(gè)巧妙的相位差檢測電路的詳細(xì)分析
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