專利名稱：渦流式金屬表面位置檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬物位測量領(lǐng)域，具體涉及利用渦流法檢測金屬特別是液態(tài)金屬表面位置的裝置。
渦流式金屬表面位置檢測計(jì)為非接觸式檢測裝置，具有測量精度高，可在較惡劣的環(huán)境下工作等優(yōu)點(diǎn)，常用于對鋼水液位進(jìn)行測量?，F(xiàn)有的渦流式鋼水液位計(jì)(冶金自動化Vol.18,No.4,1994年7月和德國專利DE3432987A1)的渦流傳感器線圈均采用傳統(tǒng)的三段式對稱繞制，初級線圈繞在中央，兩個完全相同的次級線圈對稱地分布在初級線圈兩側(cè)，其缺點(diǎn)在于靈敏度隨距離的加大而迅速下降，測程限制在0-150mm以內(nèi)，只能用于液位變化范圍小于100mm的測量，當(dāng)實(shí)際的金屬液位變化范圍較大或有飛濺的液態(tài)金屬時，傳感器靈敏度不夠且易被燒壞。
本實(shí)用新型的目的是要提供一種靈敏度高和測程范圍寬的金屬特別是液態(tài)金屬表面位置檢測裝置。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的金屬表面位置檢測裝置由傳感器(1)和信號處理機(jī)(2)組成，傳感器(1)由初級線圈(1a)、次級線圈(1b)和補(bǔ)償線圈(1c)組成，線圈骨架包括截面積較大的(1d)和截面積較小的(1e)兩個部位；初級線圈(1a)繞在骨架的一個部位，次級線圈(1b)繞在骨架的另一部位，補(bǔ)償線圈(1c)與初級線圈(1a)和次級線圈(1b)中的一個較緊密地繞制在一起；當(dāng)補(bǔ)償線圈(1c)與次級線圈(1b)較緊密地繞在骨架的同一部位時，補(bǔ)償線圈(1c)與繞在骨架異截面積部位的初級線圈(1a)反向串聯(lián)，或在補(bǔ)償線圈(1c)中供給與初級線圈(1a)中的勵磁電流方向相反的勵磁電流，以此來抵消初級線圈(1a)在次級線圈(1b)中產(chǎn)生的背景信號，這時的補(bǔ)償線圈(1c)屬于初級補(bǔ)償線圈；當(dāng)補(bǔ)償線圈(1c)與初級線圈(1a)較緊密地繞在骨架的同一部位時，補(bǔ)償線圈(1c)與骨架異截面積部位的次級線圈反向串聯(lián)或者補(bǔ)償線圈(1c)與次級線圈(1b)的信號送信號處理機(jī)相減，使初級線圈(1a)中的勵磁電流在補(bǔ)償線圈(1c)與次級線圈(1b)中感應(yīng)的背景信號相抵消，這時的補(bǔ)償線圈(1c)屬于次級補(bǔ)償線圈。
應(yīng)用傳統(tǒng)的對稱分布的渦流傳感器測定金屬表面位置時，加大線圈的截面積可以提高測量靈敏度，擴(kuò)大測程范圍。但是當(dāng)線圈截面積較大時，初級線圈與次級線圈間的耦合系數(shù)較大，初級線圈在次級線圈中感應(yīng)的背景信號較高，而被檢測金屬表面上的渦電流在兩個次級線圈中感應(yīng)的有效信號的差值較小，因而必須相應(yīng)地加大次級線圈與初級線圈之間的距離。這樣作的結(jié)果不僅加大了傳感器的體積，而且也加大了初級線圈與被測金屬表面的距離，因而限制了靈敏度的有效提高。本實(shí)用新型在擴(kuò)大線圈截面積的前提下，將傳感器骨架分為截面積較大的部位(1d)和截面積較小的部位(1e)，這兩個部位之間的軸向距離較近或者相互嵌套，這就減小了傳感器的體積以及傳感器與被測量金屬表面的有效距離，有利于提高測量靈敏度。傳統(tǒng)的渦流傳感器包括一個初級線圈和兩個與初級線圈等距離對稱分布的次級線圈。本實(shí)用新型包括一個初級線圈(1a)，一個次級線圈(1b)，兩者截面積大小不同，其間電磁耦合系數(shù)較小，初級線圈在次級線圈中產(chǎn)生的背景信號較低。補(bǔ)償線圈(1c)與初級線圈(1a)和次級線圈(1b)中的一個較緊密地繞在一起而形成強(qiáng)的電磁耦合，因而補(bǔ)償線圈(1c)只需較少的圈數(shù)就可以達(dá)到抵消次級線圈中的背景信號的目的，而對被檢測金屬表面上的渦電流的有效信號的抑止作用可以忽略不計(jì)，因而本實(shí)用新型具有較高的信噪比和靈敏度。較少的圈數(shù)也降低了線圈的阻抗，有利于傳輸特性的改善。傳統(tǒng)的渦流傳感器有一個通勵磁電流的初級線圈。本實(shí)用新型的補(bǔ)償線圈(1c)既可以是通勵磁電流的初級補(bǔ)償線圈，也可以是不通勵磁電流的次級補(bǔ)償線圈，在傳感器制作上有較大的靈活性。本實(shí)用新型的傳感器線圈有多種組合形式，在保證初級線圈(1a)和次級線圈(1b)分別繞制在骨架的某一截面積部位的條件下，初級線圈(1a)既可繞制在骨架的(1d)部位，又可以繞制在骨架的(1e)部位，補(bǔ)償線圈(1c)亦然。
本實(shí)用新型所提供的金屬位置檢控裝置如

圖1所示。它由傳感器(1)和信號處理機(jī)(2)組成，用來測量中間包(3)中的鋼液面(4)的高度H，或者鋼液面(4)至傳感器(1)的距離D。傳感器(1)的骨架包括截面積較大的(1d)和截面積較小的(1e)兩部分，這兩部分同軸地嵌套在一起。傳感器的初級線圈(1a)繞在骨架(1d)上，次級線圈(1b)和補(bǔ)償線圈(1c)繞在骨架(1e)上，初級線圈(1a)與補(bǔ)償線圈(1c)反向串聯(lián)起來，由信號處理機(jī)(2)中的信號源(2a)供給勵磁電流。初級線圈(1a)與補(bǔ)償線圈(1c)在次級線圈(1b)中產(chǎn)生的背景信號相抵消，被測金屬表面(4)上的渦電流在次級線圈中產(chǎn)生的有效信號送信號處理單元(2b)進(jìn)行處理，給出鋼液面(4)的高度H或鋼液面(4)到傳感器(1)的距離D的精確值。
本實(shí)用新型的一個實(shí)施例如圖1所示。圖中傳感器(1)的初級線圈(1a)繞制在Φ150×10的環(huán)面上，次級線圈(1b)和補(bǔ)償線圈(1c)重疊繞制在Φ80×10的環(huán)面上，兩個環(huán)面同軸地嵌套在一起。初級線圈(1a)與補(bǔ)償線圈(1c)反向串聯(lián)起來。為了抵消初級線圈(1a)在次級線圈中產(chǎn)生的背景信號，補(bǔ)償線圈(1c)的圈數(shù)約為初級線圈(1a)圈數(shù)的1/5，加之補(bǔ)償線圈(1c)與初級線圈(1a)比較直徑較小，對初級線圈(1a)在遠(yuǎn)距離金屬表面(4)上產(chǎn)生的渦電流的消弱作用可以忽略，這就保證了檢測裝置的靈敏度。該裝置用于中間包(3)中鋼水液面(4)測量時的測程D為0～1500mm。
權(quán)利要求1.一種測量金屬特別是液態(tài)金屬表面位置的檢測裝置，它由傳感器(1)和信號處理機(jī)(2)組成，傳感器由初級線圈(1a)、次級線圈(1b)和補(bǔ)償線圈(1c)組成，其特征在于線圈骨架包括截面積較大的(1d)和截面積較小的(1e)兩個部位，初級線圈(1a)和次級線圈(1b)分別繞制在骨架的一個部位，補(bǔ)償線圈(1c)繞制在骨架的一個部位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測裝置，其特征在于補(bǔ)償線圈(1c)與初級線圈(1a)繞制在骨架的同一部位，補(bǔ)償線圈(1c)與次級線圈(1b)反向串聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測裝置，其特征在于補(bǔ)償線圈(1c)與初級線圈(1a)繞制在骨架的同一部位，補(bǔ)償線圈(1c)與次級線圈(1b)的信號在信號處理機(jī)中相減。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測裝置，其特征在于補(bǔ)償線圈(1c)與次級線圈(1b)繞制在骨架的同一部位，補(bǔ)償線圈(1c)與初級線圈(1a)反向串聯(lián)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測裝置，其特征在于補(bǔ)償線圈(1c)與次級線圈(1b)繞制在骨架的同一部位，補(bǔ)償線圈(1c)中通過與初級線圈(1a)方向相反的勵磁電流。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測裝置，其特征在于補(bǔ)償線圈(1c)與初級線圈(1a)重疊繞制。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測裝置，其特征在于補(bǔ)償線圈(1c)與次級線圈(1b)重疊繞制。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種利用渦流法測量金屬特別是液態(tài)金屬表面位置的裝置,它由傳感器(1)和信號處理機(jī)(2)組成,傳感器(1)由一個初級線圈(1a)、一個次級圈(1b)和一個補(bǔ)償線圈(1c)組成,初級線圈(1a)和次級線圈(1b)分別繞制在截面積不同的骨架的一個部位并且其中的一個與繞制在骨架異截面積部位的補(bǔ)償線圈反向串聯(lián),通過反向勵磁電流或其信號在信號處理機(jī)中相減。
文檔編號G01F23/22GK2318619SQ9820088
公開日1999年5月12日 申請日期1998年2月12日 優(yōu)先權(quán)日1998年2月12日
發(fā)明者姜虹 申請人:姜虹