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如何提高電感傳感器的測量精度和靈敏度


  來源: 電子發(fā)燒友 時間:2019-08-12 編輯:伊敏
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圖中可以看出不同的電容值對電路的性能影響很大,如果選擇不恰當,反而會使系統(tǒng)性能下降。只有選擇適當容量的電容大小才能使測量靈敏度提高,同時保持盡量小的線性誤差。所以選取曲線在L1=3~7 mH段時,靈敏度最高,線性度最好,進行最小二乘計算,它與普通半橋的對比如圖4所示。

 

經Matlab計算普通半橋在3~7 mH段,電壓變化范圍1.5~3.5 V,電壓對電感的靈敏度為0.5V/mH。線性度近似為1。對圖4(b)采用最小二乘法擬合直線后,在3.8~6.3 mH段,輸出電壓的變化范圍0.77~4.39 V。線性度可達2.39%,靈敏度為1.448 V/mH。

對全橋電路的仿真與半橋的方法類似,需要注意的是希望電橋在L1=L2=5 mL時平衡,所以對于匹配電阻的選取需要根據(jù)仿真條件計算

對于電路I:R3=R4=|jw×0.005+R1|=237 Ω;電路II:R3=R4=|(jwL+R1)∥(1/jwC1)|=817Ω;電路III:R3=R4=|jwL+R1+(1/jwC1)|=98Ω。

對于使用電容的電路,同樣對不同的電容值條件下的電路進行仿真,選出性能最好的如圖5所示。

普通全橋在3.8~6.3 mH段,電壓變化范圍為-1.2~+1.3 V,電壓對電感的靈敏度為1 V/mH。線性度近似為1.38。對圖5(b)和圖5(c)使用Matlab進行最小擬合直線如圖所示,在3.8~6.3 mH段,并聯(lián)方式輸出電壓的變化范圍為-2.66~+2.66V,靈敏度為2.130V/mH線性度可達1.68%。串聯(lián)方式的輸出電壓范圍約為-1.25~+1.25V,靈敏度約為2.130V/mH線性度可達1.33%。

3 分析與結論

如表1所示,為各電路的靈敏度和線性度,可以在損失較小線性度條件下,將靈敏度提高。對于半橋雖然將靈敏度提高了近200%,但犧牲的線性度較大。串聯(lián)電容的方式靈敏度幾乎沒有增大。性能最好的是并聯(lián)電容后的全橋電路,靈敏度提升了113%,且損失的線性度較小,只比原來增大21.7%,而且實際應用中,可以通過軟件補償和事先標定來彌補線性度的不足。

 

如何提高電感傳感器的測量精度和靈敏度

綜合理論分析和仿真結果,在激勵源確定和電感傳感器參數(shù)確定的情況下,通過計算可以得到一個恰當?shù)碾娙葜?,當在傳感器的兩部分線圈上并聯(lián)這個電容時,測量的靈敏度會有顯著提高,同時仍可以保持較好的線性度,從而達到改善和提高電感傳感器性能和最小分辨率的目的。

關鍵詞:傳感器 測量 儀器    瀏覽量:4421

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