一种电涡流传感器的温度漂移自动校正方法

摘要

本发明提供一种电涡流传感器的温度漂移自动校正方法，该方法是采用一定的阻抗测量电路同时获取探测线圈的等效电感和电阻，利用其电感和电阻随温度和被测量变化的关系，来消除温度变化的影响，提取出实际的被测量的变化信息。本发明由阻抗测量模块（4）和校正运算模块（5）组成的涡流传感器信号调理电路，实现了在获取被测量信息的同时，自动校正、消除了温度变化的影响。本发明进行温度漂移校正不增加额外的探头、线圈或温度传感器，温漂校正效果显著，而且具有适用范围广、结构简单、易于实现等诸多优点。采用本发明对单线圈的电涡流位移传感器探头进行温度漂移自动校正，其温漂系数一般可以从500nm/℃降低到了5nm/℃以下。

权利要求

1.一种电涡流传感器的温度漂移自动校正方法，该方法通过由探测目标(1)、电涡流传感器探头(2)、同轴电缆(3)，阻抗测量模块(4)和校正运算模块(5)组成的系统实现，其特征在于实现过程包含如下步骤：步骤1)、选取一个通用的包含一个探测线圈的电涡流传感器探头(2)，或者制作一个包含一个探测线圈的电涡流传感器探头(2)；电涡流传感器探头(2)通过同轴电缆(3)连接到阻抗测量模块(4)，阻抗测量模块(4)的两路输出作为校正运算模块(5)的输入；

步骤2)、设计制作一个阻抗测量模块(4)，能够测得探测线圈(6)阻抗的两个独立参数：电阻R的信息和电感L的信息，阻抗测量模块(4)测得的感应线圈的电阻R的信息和电感L的信息分别用电压值UR和UL来表示；

步骤3)、利用现有的电涡流传感器温度系数测量系统和灵敏度测量系统，测得UL和UR与被测量x和温度T的关系方程如下：步骤4)、解方程(1)得到被测量x和T与测得值UL和UR得关系表达式如下：

步骤5)、设置校正运算模块(5)的运算关系使其与表达式(2)中的运算关系一致，则其输出Ux即代表校正后的被测量x，则测量结果不受温度变化的影响，同时还能够获得温度变化的信息。

2.根据权利要求1所述的一种电涡流传感器的温度漂移自动校正方法，其特征在于，所述的阻抗测量模块(4)能够同时测得探测线圈(6)阻抗的两个独立参数，具体是利用电桥电路、差动放大器(15)和两路正交锁定放大器(16)构成的复数阻抗测量电路，同时测得探测线圈(6)阻抗的实部即电阻R和虚部即电感L，或是同时测得阻抗的幅值Z和相位A。

3.根据权利要求1所述的一种电涡流传感器的温度漂移自动校正方法，其特征在于， 所述的校正运算模块(5)是由增益可调放大器(17)和加法器(18)构成的模拟运算电路，或是由数据采集(19)和具备复杂数字运算功能的微处理器(20)构成的数字运算电路。

4.根据权利要求1或2或3所述的电涡流传感器的温度漂移自动校正方法，其特征在于，所述的电涡流传感器的探头为空心线圈探头，不包含磁芯。

5.根据权利要求1或2所述的电涡流传感器的温度漂移自动校正方法，其特征在于，所述的电涡流传感器的被测目标材料为非铁磁性导电材料。

6.根据权利要求1或2所述的电涡流传感器的温度漂移自动校正方法，其特征在于，该方法同时校正了探测线圈和目标导体的温度变化引起的漂移，且不需要任何温度测量元件。

7.根据权利要求1所述的电涡流传感器的温度漂移自动校正方法，其特征在于，该方法还适用于具有一个被测量的涡流传感器。

8.根据权利要求7所述的电涡流传感器的温度漂移自动校正方法，其特征在于，所述的涡流传感器为电涡流位移传感器，其被测量为位移或者振动x；或为电涡流膜厚测量传感器，其被测量为导电膜厚度h；或为电涡流电阻率测量传感器，其被测量为金属材料的电阻率ρ。

9.根据权利要求1所述的电涡流传感器的温度漂移自动校正方法，其特征在于，在量程较小，温度变化不大的情况下，电感L和电阻R与位移x和温度T的关系认为是线性的，可直接用线性关系式来描述。

说明书

一种电涡流传感器的温度漂移自动校正方法

技术领域

[0001] 本发明涉及电涡流传感器领域，尤其涉及一种电涡流传感器温度漂移的自动校正方法。

背景技术

[0002] 电涡流位移传感器是采用施加高频激励的感应线圈在目标导体中产生感应涡流，将探测线圈与被测目标之间的距离变化转换为感应线圈阻抗（包括电感和电阻）的变化，信号调理电路通过测量探测线圈参数的变化来获取位移信息。电涡流传感器非常广泛地应用于各种工业现场和实验研究的位移、振动、角度和速度，或者厚度、电阻率和温度测量。由于电涡流传感器自身的特点，它具有稳定性高，对环境污染不敏感，工作温度范围宽，频率响应宽，价格便宜等诸多优势。对于高分辨率的位移/振动测量来说，由于它价格低，受环境影响小，比电容式位移传感器更具优势。

[0003] 然而由于探测线圈和目标导体的电阻率温度系数非常大，因此电涡流传感器的温度系数也非常大，这直接限制了其在一些精密位移测量场合的应用。因此对电涡流传感器的温度漂移进行校正或者补偿是非常重要的。

[0004] 目前的主要补偿（校正）措施主要有：1、增加差动补偿线圈，这样的方法增加了探头的体积和复杂性，也不具备通用性，对不同的探测目标不能进行温度补偿，除了补偿线圈外，还需要给差动线圈也安装合适的感应导体面。2、增加无感的相同电阻值的无感线圈来感应温度变化提供补偿，这种方法只能消除探测线圈电阻本身的温度变化引起的温度漂移，对电感的温度漂移，以及目标导体的电阻率的温度漂移引起的漂移不能够补偿掉。3.采用测温元件来测量温度，实现温度漂移的校正，这种方法虽然可行，然而由于传感器不同部件的温度不一致，需要很多测温元件，而且增加的测温元件增加了很多引线，不仅增加了电路系统的复杂程度，也使得探头等关键部件的引线数目增加了很多，降低了传感器的便携性。另外一方面，这种温度补偿方法不具备通用性。4、采用一些贵重金属制造的低电阻温漂合金材料绕制探测线圈，这种探头结构和普通探头一样，但价格昂贵。这一方法虽然降低了探测线圈本身的温度漂移，但也无法控制目标导体引起的温度漂移，不能够彻底消除探头-目标系统的温度漂移，这样的电涡流传感器仍然存在很大的温度漂移。

发明内容

[0005] 本发明的目的是提供了一种电涡流传感器的温度漂移的自动校正方法，消除探头和目标温度变化对精密位移/振动等被测量的影响，获得实际的测量物理量的信息。

[0006] 本发明通过以下技术方案实现：

[0007] 一种电涡流传感器的温度漂移自动校正方法，该方法通过由探测目标、电涡流传感器探头、同轴电缆，阻抗测量模块和校正运算模块组成的系统实现，实现过程包含如下步骤：

[0008] 步骤1）、选取一个通用的包含一个探测线圈的电涡流传感器探头，或者制作一个包含一个探测线圈的电涡流传感器探头；电涡流传感器探头通过同轴电缆连接到阻抗测量电路，阻抗测量电路的输出端连接到校正运算电路；

[0009] 步骤2）、设计制作一个阻抗测量电路，能够测得探测线圈阻抗的两个独立参数：电阻R的信息和电感L的信息，阻抗测量电路测得的探测线圈的电阻R的信息和电感L的信息分别用电压值UL和UR来表示；

[0010] 步骤3）、利用现有的电涡流传感器温度系数测量系统和灵敏度测量系统，测得UL和UR与被测量x和温度T的关系方程如下：

[0011]

[0012] 步骤4）、解方程（1）得到被测量x和T与测得值UL和UR得关系表达式如下：

[0013]

[0014] 步骤5）、设置校正运算模块的运算关系使其与表达式（2）中的运算关系一致，则其输出Ux即代表校正后的被测量x，则测量结果不受温度变化的影响，同时还能够获得温度变化的信息。

[0015] 进一步的，所述的阻抗测量电路（4）能够同时测得探测线圈（6）阻抗的两个独立参数。具体是利用电桥电路、差动放大器（15）和两路正交锁定放大器（16）构成的复数阻抗测量电路，可以同时测得探测线圈（6）阻抗的实部即电阻R和虚部即电感L，或是同时测得阻抗的幅值Z和相位A。

[0016] 进一步的，其特征在于，所述的校正运算电路是由增益可调放大器和加法器构成的比例加法电路，或是由数据采集和具备复杂数字运算功能的IC构成的运算模块。

[0017] 进一步的，所述的电涡流传感器的探头为空心线圈探头，不包含磁芯。

[0018] 进一步的，所述的电涡流传感器的探测目标材料为非铁磁性导电材料。

[0019] 进一步的，该方法同时校正了探测线圈和目标导体的温度变化引起的漂移，且不需要测温元件。

[0020] 进一步的，该方法还适用于具有一个被测量的涡流传感器。

[0021] 进一步的，所述的被测量的涡流传感器为电涡流位移传感器，其被测量为位移或者振动x；或为电涡流膜厚测量传感器，其被测量为导电膜厚度h；或为电涡流电阻率测量传感器，其被测量为金属材料的电阻率ρ。

[0022] 进一步的，在量程较小，温度变化不大的情况下，电感L和电阻R与位移x和温度T的关系可以认为是线性的，可直接用线性关系式来描述。

[0023] 本发明的原理在于：本发明采用解调电路分别测量探测线圈的电阻和电感两个参数，也可以是阻抗的幅度和相位角，或者其它的两个独立的能代表线圈阻抗的参数。探测线圈的电感和电阻均为位移的函数，同时又都随温度变化，是温度的函数,因此其电感和电阻可以看作位移x和温度T的二元函数。分别测得探测线圈的电感和电阻值随位移和温度的变化关系。对于大量程的电涡流传感器，或者温度变化范围比较大的情况，采用多项式来描述这一关系。而对于高分辨率的小量程，精密位移传感器来说，其工作环境温度变化范围小，在其整个测量位移范围和工作的温度范围内，电感和电阻值变化很小，因此可以直接用线性关系来描述，测得相应的敏感系数。由于电阻和电感对位移和温度具有不同的敏感系数，因此我们可以列出电阻和电感与位移和温度关系的两个方程。利用这两个方程，就可以解出位移x和温度T两个未知量。在实际测量中，根据上一步中解方程的结果，可以获得位移x和温度T与电阻R和电感L的关系。因此只要设置好校正运算电路（5）的参数，即可利用阻抗测量模块测得的R和L值，实时地计算出不受温度影响的位移测量结果x，同时还可以获得温度变化的信息。探测线圈的电阻R和电感L都是位移和温度的函数，这个关系对于同一组探头和目标来说，是唯一的、确定的，而且这一关系具有可重复性。本发明正是基于这一点，实现了涡流传感器温度漂移的自动补偿校正。

[0024] 本发明与背景技术中所述的几种温度补偿方法相比：

[0025] 1、本发明具有通用性好，结构简单，不增加额外的硬件，不改变探头的结构，不需要测温元件，只通过信号处理电路来实现温度漂移的自动校正。

[0026] 2、本发明完整地解决了探头线圈和被测目标引起的温度漂移。而不像上述方法大多只排除了线圈本身的温度漂移，而无法降低被测目标温度变化引起的漂移。

[0027] 3、本发明创造性地通过同时测量感应线圈的两个参数，并利用两个参数对位移和温度变化的不同敏感系数，获得了真实的位移信息，使得涡流位移传感器的温度漂移可以低至5nm/℃以下。

附图说明

[0028] 图1为本发明使用的涡流传感器温度漂移校正系统示意图；

[0029] 图2为涡流传感器的探头结构；

[0030] 图3为信号激励和阻抗测量模块的电路结构；

[0031] 图4为涡流传感器探测线圈的电感和电阻随位移的变化关系；

[0032] 图5（a）为电感信号在不同的温度下与位移的关系曲线；（b）为电阻信号在不同的温度下与位移的关系曲线；

[0033] 图6为校正运算模块的电路结构：（a）模拟运算电路（b）数字运算电路；

[0034] 图7（a）为电感和电阻信号随位移的变化关系；（b）为电感和电阻信号随温度的变化的关系；

[0035] 图8（a）为校正输出与位移的关系；(b)为校正输出与温度的关系；

[0036] 图9（a）为校正前的电涡流位移传感器的温度漂移；（b）为采用本发明方法校正后的电涡流位移传感器的温度漂移；

[0037] 图10为阻抗测量时复数阻抗在相应的坐标系作正交分解的示意图。

[0038] 附图标记说明如下：

[0039] 1：探测目标；2：电涡流传感器探头；3：同轴电缆；4：阻抗测量模块；5：校正运算模块；6：探测线圈；7：线圈保护壳；8：探头壳体；9：环氧树脂胶；10：参考线圈；11：精密电阻；12：信号源；13：功放；14：移相器；15：差动放大器；16：锁定放大器；17：增益可调放大器；18：加法器；19：数据采集（ADC）；20：数字信号处理器（DSP）。

具体实施方式

[0040] 下面以采用本发明校正方法的电涡流位移传感器为例具体介绍本发明的实施方式。

[0041] 如图1所示，基于本发明的电涡流位移传感器系统主要由探测目标1，电涡流传感器探头2，同轴电缆3，阻抗测量模块4和校正运算模块5组成。本实施例的温度漂移自校正电涡流传感器的信号解调电路部分主要由信号源12，阻抗测量模块4和校正运算模块5组成。

[0042] 首先制作电涡流传感器探头2，如图2所示。采用一定直径的铜漆包线在石英玻璃管上绕制成探测线圈6，探测线圈可以绕制成单层螺旋线的形状，也可以绕制成多层短螺线管式的，圈数选取要恰当，绕制尽量精密，在保证电感最大的情况下，尽量减小绕线电阻和寄生电容。绕制好的探测线圈6用DP460环氧树脂胶进行密封固定，线圈的两个线头分别和一根同轴电缆3的屏蔽层和内芯焊接在一起。选取合适长度和直径的不锈钢管穿过同轴电缆3和探测线圈6的石英玻璃基底用胶固定在一起，构成探头壳体8。粘接的时候需要注意，尽量保证探测线圈的轴线和不锈钢管轴线在一条直线上。此外，不锈钢管的前端面和线圈的距离要大于线圈的直径，从而避免线圈的电磁场在不锈钢管上产生涡流损耗。接下来，设计加工合适大小的有机玻璃管作为线圈保护壳7将线圈保护起来，从而避免使用过程中探测线圈6出现磨损和破坏。探头壳体8和探测线圈6、线圈保护壳7之间采用环氧树脂胶9填充密封。最后将探头壳体8和同轴电缆3之间的所有间隙都用环氧树脂胶9填充、固定、密封。同轴电缆3的另外一段焊接相应的接头，以便和信号调理电路部分连接。同轴电缆的长度以满足测量需要的情况下越短越好。

[0043] 如图3所示为探测线圈的阻抗测量模块的一种实施例。电涡流传感器要工作，需要施加高频的交流信号进行激励。在实际工作时，我们选取频率和幅度稳定度较高的正弦波信号作为信号源12，信号源的频率为1MHz。由于涡流传感器工作时，需要较大的电流进行激励，因此还需要一个功放13对信号源进行电流放大，以便作为激励信号激励交流电桥。此交流电桥主要由探测线圈6，参考线圈10和两个精密电阻11作为采样电阻构成。电桥电路元件的参数需要精心选择，以便电路满足电桥平衡条件。两个精密电阻11采用0.1%精度，温度系数小于5ppm/℃的超高精度，超低温漂的电阻，且阻值相同。为使该交流电桥平衡，探测线圈6和参考线圈10的参数需满足下面的条件：

[0044] 或

[0045] 式中的下标d和r分别表示探测线圈6和参考线圈10的参数,φ为阻抗的相位。

[0046] 首先，要选取探测线圈和目标之间的平衡位置的距离x0，然后选择合适的元件参数，使交流电桥在此位置平衡。通常情况下，电涡流探头的等效阻抗Zeff可以用下式来表示：

[0047] Zeff＝[Rc+Re(x,ρ,μ,f)]+jω[Lc+Le(x,ρ,μ,f)] (4)

[0048] 上式中，Rc和Lc分别为线圈本身的电阻和电感。Re和Le分别为由于探测目标上的涡流引起的阻抗变化。这个涡流引起的阻抗与探头目标间距离x，目标导体的电阻率ρ、磁导率μ，工作频率f有关。本发明所用的涡流传感器探头，采用固定频率的交流信号激励，探测目标为非铁磁性导电材料，相对磁导率μr＝1。对于同一种材料的探测目标，其电阻率ρ只随温度而变化。线圈本身的电阻Rc和电感Lc也有一定的温度系数，随温度而变化，因此电涡流探头的等效阻抗可以表示成位移x和温度T的函数，如下式：

[0049] Zeff＝[Rc(T)+Re(x,T)]+jω[Lc(T)+Le(x,T)]＝R(x,T)+jωL(x,T) (5)[0050] 由此可见，探测线圈阻抗的实部R是位移和温度的函数，虚部L也是位移和温度的函数。需要特别说明的是，由于铁磁性材料的磁导率也影响线圈的阻抗和探头目标传递特性，而且磁导率与温度的变化关系通常都很复杂，且不是恒定的关系，会随着铁磁体的环境，磁化强度等而变化，因此特别限定，本发明所适用的电涡流传感器的探头为空心线圈，探测目标的材料为非铁磁性的导电材料，其相对磁导率都是1，且不随温度以及其它环境因素而变化。探测线圈阻抗的实部R和虚部L都是位移和温度的函数，这个关系对于同一组探头和目标来说，是唯一的、确定的，而且这一关系具有可重复性，不会随意改变。这是本发明得以实现的理论基础。

[0051] 在不考虑温度变化时，采用高精度的阻抗分析仪可以测得电涡流探头的电阻和电感随位移的变化关系如图4所示。由图4可知，探测线圈的电阻和电感与位移的关系都是非线性的，在距离小于探头半径的一个很小的范围里面比较灵敏。选择合适的距离x0作为探头和目标的平衡位置，在此处，交流电桥达到平衡。一般来说，平衡距离应该足够小，以便最大限度地提高传感器的灵敏度，同时也要保证传感器在整个测量范围里不会和目标相碰撞。对于大多数的高分辨率电涡流位移传感器，x0可以取探头半径r的0.05-0.2倍，本例中取x0＝0.1r。接下来，要制作参考线圈，使交流电桥达到平衡。用阻抗分析仪测得平衡位置处，在工作频率下，探头的等效电阻和电感。制作的参考线圈的电阻和电感都要与探头一致，电桥才能达到平衡。首先选取合适直径和长度的康铜漆包线，使其电阻和探头等效电阻一致。然后将康铜漆包线绕制在石英玻璃棒上，调整绕制的方向和紧密程度，使其电感与探头等效电感一致，然后用环氧树脂胶固定密封，焊接在信号调理电路板上。康铜的电阻率温度系数非常小，再加上良好的封装工艺，如此制作的参考线圈的电感和电阻都很稳定，其电阻和电感的温度系数都可以达到20ppm/℃以下。

[0052] 阻抗测量模块主要由差动放大器15，移相器14和两个锁定放大器16组成。差动放大器将交流电桥的输出信号进行放大，然后分别由两路正交的锁定放大器进行解调，从而获取探测线圈的电阻UR和电感信号UL。一般来说，探测线圈的电感和电阻与位移的关系是非线性的，如图4所示，而且这个电阻和电感还随温度变化。实际测量中，为了计算的方便，式（4）中的函数关系通常用下式来表示：

[0053]

[0054] 式中，n和m为选取的多项式拟合的阶数。pij和qij是多项式的系数，只与具体的传感器的特征有关。理论上，完整测量出这些系数之后，我们即可求出位移x和温度T的计算表达式。

[0055]

[0056] 实际上，由于UR和UL都是x和T的二元多项式函数，要想完整的测量公式（6）中的系数，并且解方程计算x和T获得公式（7）中的系数，几乎不可能实现。在实际系统中，我们采用如下的方法来计算出最佳的位移x和温度T的计算表达式。温度不是我们关心的量，因此此处仅以尽量精确计算出位移x为例进行说明。

[0057] 将实验装置放到温控箱中，在m组温度下，分别测量出UR和UL与位移x的关系曲线如图5所示。其中温度范围[T1,T2]为传感器工作时允许的温度范围，[x0-a,x0+a]为传感器的位移测量范围,传感器的量程为2a。由于位移x可以写成UR和UL的多项式形式：

[0058]

[0059] 在图5的每个温度下的曲线上取n个数据点，代入公式8中，都可以计算出相应的用系数aij来表示的位移值。采用最小二乘法拟合，使得由公式（8）计算出的位移值的误差平方和最小的系数aij即为校正公式（8）中的多项式系数。

[0060] 设置校正运算电路5，使其参数与公式（8）中系数一致，即可得到实际的被测位移的信息。这一运算不仅消除了传感器的温度漂移，而且还校正了其位移测量的非线性误差。在实际的系统中，n和m取适当的值即可保证良好的校正精度，n和m取太大，将会增加系统的计算复杂度，影响系统的实时响应。对于这样的多项式校正计算，校正运算模块应采用如图6（b）所示的数字运算电路。通过程序设置好DSP或者MCU中的计算公式，利用ADC采集到的UR和UL的数据，即可直接计算出相应的位移x输出。同样的方法，也可以用来计算温度信息。

[0061] 对于大多数实际工作的高分辨率位移传感器，其量程都很小（仅为几十微米），工作的时候，温度变化范围也不大(几摄氏度到十几摄氏度，这对于高精密的位移测量来说，是一个必要条件)，在整个测量范围中，探测线圈的电感L和电阻R变化量都很小，因此电感L和电阻R与位移x和温度T的变化关系都可以认为是线性的。上面的公式（6）可以简化成如下形式：

[0062]

[0063] 式中Kij是电感和电阻对位移和温度的敏感系数，CL和CR是常数，只与系统选取的位移和温度平衡工作点有关，可不予考虑。解方程（9）可得位移x和温度T的表达式如下：

[0064]

[0065] 式中Ki是计算得到的校正方程系数，x0和T0为系统的位移平衡点和温度平衡点，对于设置好的系统来说是常数，不影响测量结果。

[0066] 对传感器系统来说，我们可以在恒温环境中，较短的时间内，施加一个线性变化的位移，测得UL和UR对位移的变化关系如图7(a)所示，由此可以获得相应的灵敏度系数K11和K21。由于测量时间足够小，加上处于恒温环境，因此由温度等因素引起的漂移可以忽略不计，测量可以满足需要。然后固定传感器探头和目标的位移x后，将系统放入一个温控箱中，施加温度变化，利用测温元件测得整个过程的温度变化，并且用数据采集卡和计算机记录整个过程中UL和UR的变化。整个过程，温度变化比较缓慢，从而保证传感器的各个部件均匀受热，温度一致变化。测得的UL和UR与温度T的变化关系如图7(b)所示，由此即可获得相应的温度系数K12和K22。带入方程（9），解方程即可得到公式（10）中的校正运算系数。

[0067] 对于这种线性运算的情况，可以直接采用如图6（a）所示的简单模拟运算电路来实现，它由两个增益可调的放大器17和一个加法器18组成。调节两路增益可调放大器17，使其放大倍数分别为K1和K2，加法器的输出即为实际的位移信息Ux，此结果不受温度变化的影响。采用同样的校正运算模块，设置相应的系数，也可以得到温度的变化信息UT。Ux和UT随位移和温度的变化关系如图7所示。

[0068] 至此，一个基于温度漂移自校正方法的低温漂，高分辨率的电涡流位移传感器就制成了。为了检验此方法的有效性，我们测量了温度变化5℃的过程中，传感器输出的漂移。图8的（a）和（b）分别给出了采用此方法校正前后，传感器的输出漂移。由图9可见，校正前，传感器的漂移大约为500nm/℃,采用本方校正方法后，漂移系数只有2nm/℃左右，降低了200多倍。基于本发明制作的传感器具备亚纳米级的分辨率，而且具有如此低的温度漂移系数，在很多应用场合，都可以取代电容式或者激光干涉式位移传感器，在精密位移测量应用中具有极为广阔的前景。

[0069] 上文的描述仅仅是本发明一种较简单，效果较好的实施例。本发明所示的温度补偿方法除了用在电涡流位移传感器中，还可以应用于任何除温度变化外，只有一个被测量的电涡流传感器，如电涡流传感器测量导电膜厚度，测量导体电阻率等场合。本发明为叙述的方便，以电涡流位移传感器为例进行了详细说明，其它的电涡流传感器下文中将作简要叙述，详细的实施方式，可以参照上文的电涡流位移传感器的情况。

[0070] 公式（4）描述的一般的电涡流传感器的探测线圈的等效阻抗的关系式，对于用电涡流传感器探头来测量导体电阻率的情况，探头和目标的距离x是固定值，工作频率f为固定值，探测目标为非铁磁性材料，其相对磁导率为1，也是固定值。因此探测线圈的阻抗可以写成如下形式：

[0071] Zeff＝[Rc+Re(ρ)]+jω[Lc+Le(ρ)] （11）

[0072] 由于探测目标的电阻率显然是和温度相关的，我们测得的电阻率是当前目标温度下的电阻率，而且这一测量结果还会受到探头本身的电感和电阻的温度系数的影响。为了获取特定温度T0下目标的电阻率ρ0，上面的式子可以写成如下形式：

[0073] Zeff＝[Rc(T)+Re(ρ(T))]+jω[Lc+Le(ρ(T))] （12）

[0074] 由于探测目标的电阻率只是材料和温度函数，其电阻率可以表示成如下形式：

[0075] ρ(T)＝ρ0+fρ(T) (13)

[0076] 上式中fρ为该材料的电阻率与温度的函数关系，因此探测目标在温度T0下的电阻率ρ0是和测量时的温度有关的量。因此，探测线圈的等效阻抗可以写成如下形式：

[0077] Zeff＝[Rc(T)+Re(ρ0,T)]+jω[Lc(T)+Le(ρ0,T)]＝R(ρ0,T)+jωL(ρ0,T)(14)[0078] 由此可见，探测线圈的电阻和电感都是探测目标电阻率和温度的二元函数，采用和位移测量中的温度漂移校正同样的方法，即可校正电阻率测量中的温度变化的影响，获得准确的特定温度下，某种材料的电阻率真实值。

[0079] 对于导电膜厚度测量的情况，如果导电薄膜的厚度小于电涡流传感器工作频率下的趋肤深度，那么导电膜的厚度也是一个和探测线圈阻抗相关的量。此时，电涡流传感器的探测线圈的等效阻抗可以写成如下形式：

[0080] Zeff＝[Rc+Re(ρ,f,μ,t,x)]+jω[Lc+Le(ρ,f,μ,t,x)] (15)

[0081] 在导电膜厚度测量时，探头和目标间距是固定值，工作频率也是固定值，非铁磁性材料的相对磁导率为1，是固定值，探测目标的电阻率只是温度的函数，探测线圈的电阻和电感也是温度的函数，因此式（15）可以写成如下形式：

[0082] Zeff＝[Rc(T)+Re(t,T)]+jω[Lc(T)+Le(t,T)]＝R(t,T)+jωL(t,T) （16）[0083] 由此可见，探测线圈的电阻R和电感L都是导电膜厚度t和温度T的函数，仿照位移测量中的温度漂移校正方法，通过阻抗测量模块同时测得电阻和电感值，并利用事先标定好的系数，即可计算出真正的膜厚度，而不受温度变化的影响。此方法还可以应用到一些导电薄膜的生产线的在线监测系统中，通过分析测得的电阻和电感值，我们可以实时的知道，生产线的导电膜的温度和厚度是否符合生产标准，任何一个参数发生异常变化，都可以监测到，并分辨出来。

[0084] 与上文所述的三种情况类似的，除温度之外，只有一个被测量的电涡流传感器，都可以采用本发明方法来进行温度漂移校正，在此就不一一赘述，实施时，均可参照此方法，确定具体的温度漂移校正措施。

[0085] 关于阻抗测量的问题，需要稍作补充说明。如图10所示的复平面xoy中，阻抗即可以表示成实部R和虚部ωL的和，也可以由幅值Z和相位角A来唯一确定，因此本发明中的阻抗测量模块可以测出实部和虚部，也可以测出幅值和相位，都不影响后面的温度漂移校正，只是相应的系数发生了变化而已。进一步，阻抗测量电路测得的两路信号，既不是幅值和相位，也不是实部和虚部，也不影响本发明方法的应用。如图10中的坐标系x′oy′中，该阻抗可以分解成Z1和Z2两个坐标分量。虽然Z1和Z2都既不是该复数阻抗的实部或者虚部，也不是其幅值或者相位，但Z1和Z2仍然是两个可以用来完整的表示该阻抗值的一个量，相关的关系可以表示如下：

[0086]

[0087] 式中i′,j′分别是x′oy′坐标系两个坐标轴的单位向量；x1,y1分别是是Z1在xoy坐标系两个坐标轴上的分量；x2,y2分别是是Z2在xoy坐标系两个坐标轴上的分量。由此可见，阻抗电路测量出来的两个量Z1和Z2，只是相当于将复数阻抗在相应的坐标系作正交分解，本质上和阻抗的实部和虚部表示法，以及幅值相位表示法是等价的。因此在本发明方法的实际实施中，阻抗测量模块具体测量出哪两个量并不重要，这只会影响相应的敏感系数，不会对校正方法和测量结果本身造成影响。在实际应用中，可以根据情况设计相应的阻抗测量电路，只要其能测量两个独立的能完整表示探测线圈阻抗的量，就能满足本校正方法所适用的思想。

[0088] 本发明所述校正方法的优点以及具体改进还可以在于：

[0089] 本校正方法所适用的探头采用常用的单个线圈的电涡流位移传感器探头，无需增加任何额外的补偿线圈。本校正方法不需要任何温度测量元件或者温度传感器。本校正方法通过两路解调信号获取的线圈电阻和电感信号来实现。本校正方法不需要反馈环节，与普通的涡流传感器一样，直接通过测量探测线圈的阻抗变化来获得被测量的信息。本校正方法不仅补偿了线圈本身的温度漂移，包括目标导体在内引起的温度漂移也得到了校正。本校正方法在校正温度漂移的同时，还可以校正非线性误差。

[0090] 本发明未详细公开的部分属于本领域的公知技术。

[0091] 尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。