电涡流调频式测量电路

基本组成与信号链

电涡流调频式测量电路属于高频反射式电涡流传感器的测量电路。其信号链为：传感器线圈与被测金属板之间的距离 $x$ 变化，引起线圈等效电感 $L$ 变化；该线圈作为振荡器谐振回路中的电感，使振荡频率 $f$ 随之变化；鉴频器把频率变化转换为电压输出，从而实现位移或距离的测量。

电感—频率关系

振荡器谐振回路的谐振频率近似为
$f\approx \frac{1}{2\pi \sqrt{L(x)C}}$
其中 $f$ 为振荡频率，单位为赫兹（Hz）；$L(x)$ 为传感器线圈的等效电感，单位为亨利（H），它是线圈与金属板距离 $x$ 的函数；$C$ 为谐振回路电容，单位为法拉（F）。当 $C$ 固定时，$L$ 减小则 $f$ 升高，$L$ 增大则 $f$ 降低。

三点式振荡与射极输出结构

课件给出的具体电路为电容三点式振荡器加射极输出器结构，包含晶体管 $V{T}_1$、$V{T}_2$ 以及电阻、电容元件。$V{T}_1$ 等构成三点式振荡器，传感器线圈 $L$ 与回路电容 $C$ 决定振荡频率；$V{T}_2$ 构成射极输出器，用于隔离振荡器与后续鉴频器，减小负载对振荡频率的影响，并提供一定的输出驱动能力。

鉴频与电压输出

鉴频器的作用是把振荡器输出的频率变化转换为电压变化。当距离 $x$ 改变使 $f$ 偏离某一参考频率时，鉴频器输出相应电压，该电压即反映被测距离或位移。因此，该电路输出的是与 $x$ 相关的电压量，而不是直接输出电感量。

适用范围与条件

上述频率近似公式适用于以 $L$、$C$ 构成的谐振回路，且忽略晶体管极间电容、分布电容及负载效应等影响的场合。实际电路中，振荡频率还会受到回路品质因数、晶体管参数和负载的影响，因此该式是近似关系。电涡流调频式测量电路适用于需要把位移转换为频率或电压信号的场合，其测量范围与灵敏度取决于线圈参数、金属材料性质及振荡器与鉴频器的设计。