【正文】 容器的并聯(lián)電路 。 當(dāng) LC諧振頻率等于晶振頻率時(shí)輸出電壓幅度最大 ， 偏離時(shí)輸出電壓幅度隨之減小 ， 是一種調(diào)幅波 。 該調(diào)幅信號(hào)經(jīng)高頻放大 、 檢波 、 濾波后輸出與被測(cè)量相應(yīng)變化的直流電壓信號(hào) 。 第 3章 無源型位移傳感器 圖 323 CZF1型電渦流式傳感器測(cè)量電路框圖 第 3章 無源型位移傳感器 電渦流式傳感器的使用注意事項(xiàng) 1. 電渦流軸向貫穿深度的影響 電渦流的軸向貫穿深度是指渦流密度衰減到等于表面渦流密度的 1/e處時(shí)與導(dǎo)體表面的距離。渦流在金屬導(dǎo)體中的軸向分布是按指數(shù)規(guī)律衰減的，衰減深度 t可以表示為 ft πr0 ???? （ 323） 式中， ρ 為導(dǎo)體電阻率； f為勵(lì)磁電源的頻率。 第 3章 無源型位移傳感器 為充分利用電渦流以獲得準(zhǔn)確的測(cè)量效果 ， 使用時(shí)應(yīng)注 （ 1） 導(dǎo)體厚度的選擇：利用電渦流式傳感器測(cè)距離時(shí) ， 應(yīng)使導(dǎo)體的厚度遠(yuǎn)大于電渦流的軸向貫穿深度；采用透射法測(cè)厚度時(shí) ， 應(yīng)使導(dǎo)體的厚度小于軸向貫穿深度 。 （ 2） 勵(lì)磁電源頻率的選擇： 導(dǎo)體材料確定之后， 可以通過改變勵(lì)磁電源頻率來改變軸向貫穿深度。 電阻率大的材料應(yīng)選用較高的勵(lì)磁頻率， 電阻率小的材料應(yīng)選用較低的勵(lì)磁頻率。 第 3章 無源型位移傳感器 2. 電渦流的徑向形成范圍 線圈電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)不能涉及到無限大的范圍， 電渦流密度也有一定的徑向形成范圍。在線圈軸線附近， 電渦流的密度非常小，愈靠近線圈的外徑處， 電渦流的密度愈大，在等于線圈外徑 ，電渦流密度將衰減到最大值的 5％。為了充分利用渦流效應(yīng)，被測(cè)金屬導(dǎo)體的橫向尺寸應(yīng)大于線圈外徑的； 對(duì)圓柱形被測(cè)物體，其直徑應(yīng)大于線圈外徑的 。 第 3章 無源型位移傳感器 3. 電渦流強(qiáng)度與距離的關(guān)系 電渦流強(qiáng)度隨著距離與線圈外徑比值的增加而減少 , 當(dāng)線圈與導(dǎo)體之間的距離大于線圈半徑時(shí) ， 電渦流強(qiáng)度已經(jīng)很微弱 。 為了能夠產(chǎn)生相當(dāng)強(qiáng)度的電渦流效應(yīng) ， 通常取距離與線圈外徑的比值為 ～ 。 4. 非被測(cè)金屬物的影響 由于任何金屬物體接近高頻交流線圈時(shí)都會(huì)產(chǎn)生渦流， 為了保證測(cè)量精度，測(cè)量時(shí)應(yīng)禁止其他金屬物體接近傳感器線圈。 第 3章 無源型位移傳感器 相 敏 檢 波 調(diào)制與解調(diào)的概念 調(diào)制是利用直流或低頻信號(hào)來控制高頻振蕩的過程。 原始的低頻控制信號(hào)稱為調(diào)制信號(hào)。 受控的高頻振蕩信號(hào)稱為載波信號(hào)。 經(jīng)過調(diào)制后的信號(hào)稱為已調(diào)信號(hào)。 載波信號(hào)的振幅、 頻率和相位都可受調(diào)制信號(hào)的控制， 相應(yīng)的調(diào)制分別稱為調(diào)幅（ AM）、調(diào)頻（ FM）和調(diào)相（ PM）。一般載波頻率應(yīng)大于調(diào)制信號(hào)頻率的 10倍以上， 通常取 20 第 3章 無源型位移傳感器 解調(diào)是從已調(diào)信號(hào)中取出 （ 恢復(fù) ） 原始信號(hào) （ 調(diào)制信號(hào) ）的過程 。 與調(diào)制相對(duì)應(yīng) ， 有鑒幅 （ 檢波 ） 、 鑒頻和鑒相 。 如前面所講的交流電橋，傳感器參數(shù)的變化為調(diào)制信號(hào)， 電橋的供電電源為載波信號(hào)，輸出為調(diào)幅信號(hào)。 由電感、 電容、 電渦流式傳感器構(gòu)成的諧振電路，當(dāng) LC諧振電路作信號(hào)源的負(fù)載時(shí)， 則輸出調(diào)幅信號(hào)； 當(dāng) LC諧振電路作信號(hào)源的振蕩回路時(shí)， 則輸出調(diào)頻信號(hào)。 因此， 信號(hào)在經(jīng)過交流放大后都需要接入相應(yīng)的解調(diào)電路： 檢波電路、 鑒頻電路或鑒相電路。 第 3章 無源型位移傳感器 交流電橋的調(diào)幅作用 用交流電源激勵(lì)的交流電橋輸出信號(hào)是一個(gè)頻率和相位與激勵(lì)源相同 ， 幅度受橋臂變化信號(hào)調(diào)制的雙邊帶調(diào)幅波 。 如圖 324所示，設(shè)橋臂變化信號(hào)為 ΔR=R（ t）， 激勵(lì)電源電壓為 ui=uimcos(ωt+φ)， 則電橋輸出電壓為 uo=KR（ t） uimcos(ωt+φ)=uomcos(ωt+φ) 式中， K為接法系數(shù)。當(dāng) R1=R2=R3=R4時(shí)， 半橋單臂接法 K=1/（ 4R0），半橋差動(dòng)接法 K=1/（ 2R0），全橋接法 K=1/R0；uom=KuimR（ t），為輸出電壓幅值。 第 3章 無源型位移傳感器 圖 324 交流電橋的調(diào)幅特性 第 3章 無源型位移傳感器 相敏檢波電路 1. 二極管相敏檢波電路 圖 325為二極管相敏檢波電路的一般形式。 它由四個(gè)二極管順向串聯(lián)成一個(gè)閉合回路， 四個(gè)端點(diǎn)分別接變壓器 T T2的二次側(cè)。 T T2均有中心抽頭，輸出檢波后的信號(hào)接至負(fù)載。 T1的一次側(cè)輸入調(diào)幅波 ui， T2的一次側(cè)輸入?yún)⒖茧妷?ur， ur 可直接取自載波，它與 ui頻率相同，相位相同或相反，比 ui幅度大3～ 5倍。變壓器的極性標(biāo)定如圖中所示。 第 3章 無源型位移傳感器 圖 325 二極管相敏檢波電路的一般形式 第 3章 無源型位移傳感器 （ 1） 當(dāng)調(diào)制信號(hào)為正時(shí) ， ui與載波相位相同 ， 故 ur與 ui相位也相同 。 ① 在 ui的正半周時(shí) ， ur給二極管 VD VD4正向偏置使之導(dǎo)通 ， 給 VD VD2反向偏置使之截止 。 輸入調(diào)幅信號(hào) ui經(jīng) T1二次側(cè)的下半邊輸出 uy/2并經(jīng) VD T2二次側(cè)的右半邊和電流表構(gòu)成回路 ， 電流方向?yàn)樯险仑?fù) ， 并設(shè)其為正方向 。 ② 在 ui的負(fù)半周時(shí)， ur使 VD VD4截止， VD VD2導(dǎo)通。 輸入調(diào)幅信號(hào) ui經(jīng) T1二次側(cè)的上半邊輸出 uy/2并經(jīng) VD T2二次側(cè)的左半邊和電流表構(gòu)成回路，電流方向?yàn)檎? 第 3章 無源型位移傳感器 （ 2） 當(dāng)調(diào)制信號(hào)為負(fù)時(shí) ， ui與載波相位相反 ， 故 ur與 ui相位也相反 。 ① 在 ui的正半周時(shí) ， ur為負(fù) ， 電流經(jīng) T1二次側(cè)的上半邊 、 VD T2二次側(cè)的右半邊 ， 方向?yàn)樨?fù) 。 ② 在 ui的負(fù)半周時(shí)， ur為正，電流經(jīng) T1二次側(cè)的下半邊、 VD T2二次側(cè)的左半邊， 方向?yàn)樨?fù)。 第 3章 無源型位移傳感器 2. 相敏檢波的特點(diǎn) 綜上所述 ， 相敏檢波器是對(duì)調(diào)幅信號(hào)與參考信號(hào)間相位敏感的檢波器 ， （ 1） 相敏檢波輸出信號(hào)的極性與調(diào)制信號(hào)極性相同 ， 即能識(shí)別方向 。 （ 2） 相敏檢波輸出信號(hào)的幅值與調(diào)制信號(hào)的幅值相同 ， 即能表示被測(cè)值 。 （ 3） 相敏檢波輸出信號(hào)的頻率等于載波頻率的二倍。 因此， 只要在相敏檢波后加入適當(dāng)?shù)牡屯V波器， 便可得到調(diào)制波信號(hào)。 如果測(cè)量裝置頻率響應(yīng)較低， 如磁電式電流表， 也可不加濾波器。 第 3章 無源型位移傳感器 3. 運(yùn)算放大器組成的相敏檢波電路 用運(yùn)算放大器組成的差動(dòng)變壓器的相敏檢波電路如圖 326所示 ， 它由運(yùn)算放大器 （ A A A A4） 、 振蕩器 OSC、 反相器 A5和四個(gè)二極管組成 。 差動(dòng)變壓器輸出電壓經(jīng) A1放大加于A2的反相端和 A3的同相端 ， 振蕩器信號(hào)加于 A3的反相端并經(jīng)反相加于 A2的同相端 。 當(dāng)差動(dòng)變壓器輸出信號(hào)與振蕩器信號(hào)同相時(shí) ， A3輸出大于 A2輸出 ， 經(jīng) A4放大輸出正相位； 相位相反時(shí)輸出相位也相反 。 振蕩信號(hào)經(jīng) A4放大輸出相互抵消 。 因此 ， 經(jīng) A4只放大輸出差動(dòng)變壓器的輸出信號(hào) 。 第 3章 無源型位移傳感器 圖 326 運(yùn)算放大器組成的相敏檢波電路 第 3章 無源型位移傳感器 4. 集成模擬乘法器相敏檢波電路 圖 327為用集成模擬乘法器 LM1496實(shí)現(xiàn)相敏檢波的電路 。該電路的工作電壓為 30 V， 常用 177。 9 V；信號(hào)輸入端最大電壓為 177。 5 V；載波輸入端為 5 V； 偏置電流為 12 mA。 第 3章 無源型位移傳感器 圖 327 用集成模擬乘法器 LM1496實(shí)現(xiàn)相敏檢波的電路