最近，美國(guó)德州儀器公司(TI)推出了一種全新的電感數(shù)字轉(zhuǎn)換器 (LDC)，據(jù)稱(chēng)可以徹底改變位置及動(dòng)作傳感的應(yīng)用。TI公司傳感器信號(hào)路徑產(chǎn)品線(xiàn)經(jīng)理Jon Baldwin先生專(zhuān)程來(lái)京為我們介紹了該產(chǎn)品的情況。
首先我們來(lái)看一下電感數(shù)字轉(zhuǎn)換器(Inductive Digital Converter - LDC)的工作原理。如下圖，LDC實(shí)際上是一個(gè)特殊的ADC，外接一個(gè)傳感線(xiàn)圈。它采集的信號(hào)有兩個(gè)：傳導(dǎo)目標(biāo)(金屬物體)接近時(shí)導(dǎo)致的線(xiàn)圈渦流損耗(Rp)，以及線(xiàn)圈的電感值(L)。根據(jù)線(xiàn)圈的不同，這個(gè)傳感回路的震蕩頻率范圍為5kHz~5MHz，渦流損耗Rp的分辨率是16位，電感測(cè)量L的分辨率為24位。
如下圖所示，通過(guò)測(cè)量Rp的變化，LDC可以測(cè)量導(dǎo)體目標(biāo)與線(xiàn)圈間的距離。如果使用兩個(gè)線(xiàn)圈則可以測(cè)量目標(biāo)物體與線(xiàn)圈平面之間的角度。據(jù)介紹，LDC的測(cè)距分辨率可達(dá)到亞微米級(jí)別。使用14mm直徑的線(xiàn)圈來(lái)測(cè)量不銹鋼目標(biāo)，在0.8毫米的距離下，測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)誤差大約是0.25微米。
LDC也可以用來(lái)測(cè)量目標(biāo)物體橫向運(yùn)動(dòng)的狀況。如下圖所示，當(dāng)一個(gè)楔形金屬目標(biāo)掠過(guò)傳感線(xiàn)圈時(shí)，渦流損耗的變化便被記錄下來(lái)。如果采用兩個(gè)傳感線(xiàn)圈，那么目標(biāo)物體與探測(cè)線(xiàn)圈之間距離的抖動(dòng)誤差就可以通過(guò)差分的形式加以消除。
當(dāng)然，LDC也可以測(cè)量目標(biāo)物體的旋轉(zhuǎn)情況，如下圖所示。使用一個(gè)線(xiàn)圈可以測(cè)量360度范圍內(nèi)的旋轉(zhuǎn);使用3個(gè)線(xiàn)圈則可以測(cè)量720度范圍內(nèi)的旋轉(zhuǎn)。
通過(guò)改變目標(biāo)物體的形狀，LDC還可以用來(lái)進(jìn)行其他參數(shù)的測(cè)量，例如事件計(jì)數(shù)，如下圖所示。當(dāng)齒輪狀目標(biāo)物體垂直于線(xiàn)圈平面時(shí)，LDC可記錄到方波。當(dāng)目標(biāo)物體平行于探測(cè)線(xiàn)圈時(shí)，測(cè)量到的信號(hào)則是個(gè)正弦波。
