根据上一篇文章的分析,发现在不存在测量对象物的情况下,发送线圈的等效阻抗如下
当测量对象存在于发送线圈产生磁场内时,发送线圈的等效阻抗如下
的数值,可以识别测量对象的类型;
涡流示意图
假设施加于
直接检测相位差可行吗
发送线圈的电压的复数形式为,则接收电压如果检测接收信号和发送信号的振幅、接收信号和发送信号的相位差,则可以计算发送线圈的阻抗。
由于发送信号和接收信号是单一频率的信号,且频率相同,因此检测相位差的比较简单的方法如下。
将发送信号和接收信号分别用过零比较器处理为占有50%的空数字方波信号。
将双向方波信号发送到单片机的CCP捕捉功能脚,利用单片机的CCP功能,分别捕捉发送信号的转变时间和接收信号的转变时间,减去两个时间,与信号的周期进行运算,从而得到相位差。
这里的问题是:
相对于和,和是比较大的数值,小阻抗变化引起的相位变化小,用CCP捕捉的话,单片机需要用数值计算去除噪声进行分析,用初始性能差的单片机很难应对
相位差检测的数值处理方法
随着近年来单片机技术的发展,特别是高性价比的cortex-m内核处理器的普及应用。高速采样模拟信号来处理数值已经不是问题了。
按照以下步骤实现相位差值检测的算法。
1 )对于以采样率接收的信号,对n/4个数据进行采样,以为得到一组序列a,
2 )基于发送信号的频率,在一个周期内对n个信号进行采样,并保存为一个阵列b,
3 )计算出的数值表示为r
4 )计算出的数值表示为x
5 )在多个周期内计算r和x的滑动平均值,并标记为和
6 )计算出的数值根据该数据判断测量对象物的类型。
r、x的变化波形