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分享一個巧妙的相位差檢測電路

電子工程師筆記 ? 來源:物聯網全棧開發 ? 2023-09-02 09:47 ? 次閱讀

在發射線圈施上交流電壓,產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用電動勢,并通過調理電路處理,最終得到電壓信號送入處理器,計算得到待測物導致的發射信號與接收信號之間的相位差,

根據這一相位差判斷待測物的類型。

不存在待測物的情況

當不存在待測物時,發射線圈的等效電路由電阻和電感組成,如下圖:

cde1f08a-48c4-11ee-97a6-92fbcf53809c.png

發射線圈等效電路

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ce03401e-48c4-11ee-97a6-92fbcf53809c.png表示為:

ce180742-48c4-11ee-97a6-92fbcf53809c.png

存在待測物的情況

發射線圈通入交流電流I1時,線圈周圍產生一個交變磁場H1。

當待測物位于線圈磁場范圍內時,待測物內部生產感應渦流電流I2,

渦流信號在待測物附近產生交變磁場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,導致線圈的等效阻抗、相位均發生變化。

ce331df2-48c4-11ee-97a6-92fbcf53809c.jpg

渦流示意圖

線圈和待測物視為兩個互感的耦合線圈。

等效電路如圖所示:

ce53ee2e-48c4-11ee-97a6-92fbcf53809c.jpg

待測物渦流影響下的等效電路

其中R1為發射線圈的電阻,L1為發射線圈的電感,R2為待測物渦流效應的等效電阻,L2為待測物渦流效應的等效電感,M為發射線圈與待測物之間的互感。

根據基爾霍夫定律,在發射線圈側,有:

ce710766-48c4-11ee-97a6-92fbcf53809c.png

在待測物側,有:

ce7f479a-48c4-11ee-97a6-92fbcf53809c.png

聯立上述兩式,求解,得到:

ce8eff32-48c4-11ee-97a6-92fbcf53809c.png

cea5ccb2-48c4-11ee-97a6-92fbcf53809c.png

對于不同類型的待測物,由于待測物的影響,

將使得發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,實現對待測物進行分類。






審核編輯:劉清

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原文標題:一個巧妙的相位差檢測電路的詳細分析

文章出處:【微信號:電子工程師筆記,微信公眾號:電子工程師筆記】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

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