传感器线圈介绍

rx线圈104以以下方式被设计：随着在整个线圈104上扫描金属目标124，在一个rx线圈(rxsin112)的端子处产生正弦电压，在另一个rx线圈(rxcos110)的端子处产生余弦电压。目标相对于rx线圈104的位置调制在rx线圈104的端子处的电压的幅度和相位。如图1a所示和上面讨论的，发射器线圈106、接收线圈104和发射/接收电路102可以被安装在单个pcb上。此外，pcb可以被定位成使得金属目标124被定位在接收线圈104上方并且与接收线圈104间隔开特定间隔，即气隙(ag)。金属目标124相对于其上安装接收线圈104和发射器线圈106的pcb的位置可以通过处理由正弦定向线圈112和余弦定向线圈110生成的信号来确定。下面，描述在理论上理想的条件下对金属目标124相对于接收线圈104的位置的确定。在图1b中，金属目标124位于位置。在该示例中，图1b和图2a、图2b和图2c描绘线性位置定位器系统的操作。线性定位器和圆形定位器二者的操作原理相同。在下面的讨论中，通过提供因线圈110和线圈112和金属目标124的前缘的位置所引起的关于正弦定向线圈112的正弦操作的角度关系，给出关于余弦定向线圈110和正弦定向线圈112的构造的位置。传感器线圈的线圈设计需要考虑其工作环境。传感器线圈介绍

将位置设置为扫描中的当前定义的位置。在步骤1006中，确定由发射线圈生成的电磁场。利用在步骤1002中提供的其他参数来接收发射线圈的驱动电压和操作频率。一旦确定了来自发射线圈的电磁场，在步骤1008中就可以确定由于这些场而在金属目标中生成的涡电流。根据涡电流，可以仿真由目标生成的磁场。在步骤1010中，确定由于由发射线圈生成的场和由金属目标中的感应涡电流生成的场的组合而在线圈中生成的电压。在步骤1011中，针对目标的现行位置再次执行电感l的计算，以评估l相对于步骤1003的结果的变化。在步骤1012中，存储响应数据以供将来参考。在步骤1014中，算法704进行检查以查看扫描是否已经完成。如果未完成，则算法704进行到步骤1018，在步骤1018处，金属目标的当前位置递增，然后进行到步骤1004，在步骤1004处开始对该位置的仿真。如果扫描完成，则算法704进行到步骤1016，在步骤1016处，仿真结束，并且算法返回到图7a所示的算法700的步骤706。仿真和根据仿真对线圈的重新配置(在图7a中，仿真步骤704、比较步骤706、决策步骤708和设计调整步骤712)应足够快，以在短时间段内测试大量的线圈设计配置。在通过算法700获得经优化的线圈设计之前。传感器线圈介绍空气传感器线圈，无锡东英电子有限公司。

并且相对于余弦接收线圈定义正弦接收线圈。为了说明的目的，图13示出对关于图12所描述的正弦接收线圈的修改。接收线圈(rx)设计可以用双环路迭代来定义。初，在步骤1206中，正弦形状的rx线圈1316(结合参考系1314)沿x方向对称地部分延伸(如迹线1310所示)，以补偿由于目标非理想性引起的磁通泄漏。利用所施加的线圈延伸，在步骤1208中，使用作用在线圈1316所有点上的适当的位移函数，使正弦形线圈1316沿y方向变形，如迹线1312。给定这些设置，在步骤1210中，算法计算通孔的位置。根据在步骤1202中指定的信息并且为了消除先前提到的信号失配，而建立通孔位置1308。每当一个线圈中的通孔比另一个线圈中的通孔多或通孔以不平衡方式定位(即，不对称)时，就会出现电压失配。所导致的电压失配是当目标移动时正弦信号相对于余弦信号的较大峰峰值幅度(反之亦然)。为了实现减少电压失配的目标，通孔的设计方式是使sin(1316)rx线圈和cos(1318)rx线圈在pcb底部中的部分的长度相同。此外，通孔相对于设计的对称中心是对称的。在步骤1212中，定义正弦接收线圈迹线和余弦接收线圈迹线。在一些实施例中，使用一维模型来定义迹线。在步骤1214中，算法712计算不具有目标时的偏差。

根据法拉第电磁感应定律，当块状导体置于交变磁场或在固定磁场中运动时，导体内产生感应电流，此电流在导体内闭合，称为涡流。电涡流式传感器，将位移、厚度、材料损伤等非电量转换为电阻抗的变化（或电感、Q值的变化），从而进行非电量的测量。一、工作原理电涡流式传感器由传感器激励线圈和被测金属体组成。根据法拉第电磁感应定律，当传感器激励线圈中通过以正弦交变电流时，线圈周围将产生正选交变磁场，是位于盖磁场中的金属导体产生感应电流，该感应电流又产生新的交变磁场。新的交变磁场阻碍原磁场的变化，使得传感器线圈的等效阻抗发生变化。传感器线圈受电涡流影响时的等效阻抗Z为式中，ρ为被测体的电阻率；μ为被测体的磁导率；r为线圈与被测体的尺寸因子；f为线圈中激磁电流的频率；x为线圈与导体间的距离。由此可见，线圈阻抗的变化完全取决于被测金属的电涡流效应，分别与以上因素有关。如果只改变式中的一个参数，保持其他参数不变，传感器线圈的阻抗Z就只与该参数有关，如果测出传感器线圈阻抗的变化，就可以确定该参数。在实际应用中，通常是改变线圈与导体间的距离x，而保持其他参数不变，来实现位移和距离测量。二、等效电路讨论电涡流式传感器时。管道传感器线圈，无锡东英电子有限公司。

可以使用元启发式全局搜索技术，例如遗传算法或粒子群算法。在一些实施例中，可以在步骤1104和步骤1106中使用确定性算法，例如内部点方法，或信任区域算法。具体地，由于用于接收线圈804和接收线圈806的初始设计可以是标准的正弦和余弦轮廓，并且所得到的优化设计可能导致对初始设计的小的扰动，因此期望可以使用局部搜索方法来充分地查找导致佳设计的全局小值。优化理论的基础可以在例如以下中找到：，engineeringoptimization：theoryandpractice(工程优化：理论与实践)，johnwiley&sons，2009年。图12示出算法712的另一个实施例。在步骤1202中提供的输入与针对图11的步骤1102所讨论的输入相同。在步骤1204中，自动生成提供大的对称性并减小所需的空间的发射线圈(tx)。在图13中示出可以得到的示例发射线圈，其中根据在迹线到迹线的距离和通孔尺寸(焊盘半径)方面的pcb规范来计算迹线偏离1304。此外，通过交替的通孔定位1302可以减小空间。在图12所示的算法712的实施例中，该算法调整正弦接收线圈，并且相对于经修改的正弦接收线圈来定义余弦接收线圈。本领域技术人员将认识到，代替修改正弦接收线圈，可以替代地修改余弦接收线圈。比例传感器线圈，无锡东英电子有限公司。传感器线圈介绍

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这些步进电机提供目标的4轴运动，即x、v、z以及绕z轴的旋转。这样，如图4b所示的系统400能够沿包括z方向在内的所有可能方向扫描位置定位器系统410中的接收二器线圈上方的金属目标408，以产生不同的气隙。如前所述，气隙是金属目标408与放置位置定位系统410的发射线圈和接收线圈的pcb之间的距离。这样的系统可以用于位置定位器系统410的校准、线性化和分析。图4c示出在具有发射线圈106和接收线圈104的旋转位置定位器系统410上方的金属目标408的扫描。如图4c所示，金属目标408在接收器线圈104上方从0°扫描到θ°。图4d示出当如图4c所示地扫描金属目标408时从接收器线圈104测量的电压vsin和电压vcos与仿真的结果的比较的示例。在图4d的特定示例中，金属目标408在50个位置被扫描。十字表示样本电压，实线表示由电磁场求解程序cdice-bim所仿真的值。位置定位器系统410的准确度可以被定义为在金属目标408从初始位置扫描到结束位置期间的位置的测量与该扫描的预期理想曲线之间的差。该结果以相对于全标度的百分比表示，如图5所示。在图5中，pos0是来自位置定位系统410的测量值，并且输出拟合是理想曲线。pos0是从控制器402的寄存器测量的值，而fs是全标度的值。例如。传感器线圈介绍