电涡流位移传感器是一种建立在电涡流效应原理上的传感器,能非接触、高线性度、高分辨率地测量探头与被测金属导体之间静态和动态的相对位移变化,广泛应用于工业现场和实验室研究。电涡流位移传感器的性能对位移测量结果有至关重要的影响,如何优化探测线圈、设计传感器电路系统和提高传感器的线性度及稳定性是设计高性能电涡流位移传感器的难点。针对上述高性能传感器的设计难点,本文从以下几个方面进行相应的研究:一、研究电涡流位移传感器的探测线圈。建立电涡流传感器等效电路模型和有限元仿真模型,研究线圈阻抗与被测导体位移之间的关系,分析线圈参数对传感器性能的影响,为传感器线圈的设计和优化提供理论依据。二、研究电涡流位移传感器的硬件系统。提出一种特殊设计的交流电桥电路,完成传感器线圈的阻抗测量工作,使用频率稳定性极好的有源温补晶体振荡器设计传感器的激励信号源,通过相敏检波电路实现被测导体位移的解调,最后使用微控制器完成传感器信号的采集和处理工作。合理的电路设计和器件选型有效提高小尺寸探头的电涡流位移传感器的灵敏度和稳定性。三、研究电涡流位移传感器的补偿系统。研究并分析电涡流位移传感器的非线性问题和温度漂移问题,建立多元回归补偿模型,对传感器系统进行非线性补偿和温度补偿,并通过实验测试给出传感器的量程、线性度、温度特性、分辨率、迟滞误差和稳定性的具体数据,为评估本文研制的电涡流位移传感器的性能提供依据。研究结果表明:本文设计探头直径5mm的电涡流位移传感器的线性量程为2.05mm,灵敏度温度系数为0.0085%/℃,测量误差在5μm以内,非线性误差低于?0.24%,各项性能指标均达到预期目标。相比于国内厂商生产的探头直径5mm的主流产品,本文研究的电涡流位移传感器的线性量程提高100%,非线性误差降低76%,灵敏度温度系数降低83%,达到高性能电涡流位移传感器的研究水平,具有一定的应用价值和参考价值。