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最近，美國德州儀器公司（TI）推出了一種全新的電感數字轉換器 (LDC)，據稱(chēng)可以徹底改變位置及動(dòng)作傳感的應用。TI公司傳感器信號路徑產(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)看一下電感數字轉換器（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。它采集的信號有兩個(gè)：傳導目標（金屬物體）接近時(shí)導致的線(xiàn)圈渦流損耗（Rp），以及線(xiàn)圈的電感值（L）。根據線(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，電感測量L的分辨率為24位。 
如下圖所示，通過(guò)測量Rp的變化，LDC可以測量導體目標與線(xiàn)圈間的距離。如果使用兩個(gè)線(xiàn)圈則可以測量目標物體與線(xiàn)圈平面之間的角度。據介紹，LDC的測距分辨率可達到亞微米級別。使用14mm直徑的線(xiàn)圈來(lái)測量不銹鋼目標，在0.8毫米的距離下，測量的標準誤差大約是0.25微米。
LDC也可以用來(lái)測量目標物體橫向運動(dòng)的狀況。如下圖所示，當一個(gè)楔形金屬目標掠過(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，那么目標物體與探測線(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。
當然，LDC也可以測量目標物體的旋轉情況，如下圖所示。使用一個(gè)線(xiàn)圈可以測量360度范圍內的旋轉；使用3個(gè)線(xiàn)圈則可以測量720度范圍內的旋轉。
通過(guò)改變目標物體的形狀，LDC還可以用來(lái)進(jìn)行其他參數的測量，例如事件計數，如下圖所示。當齒輪狀目標物體垂直于線(xiàn)圈平面時(shí)，LDC可記錄到方波。當目標物體平行于探測線(xiàn)圈時(shí)，測量到的信號則是個(gè)正弦波。
以上應用都是通過(guò)測量探測線(xiàn)圈渦流損耗這個(gè)參數的變化來(lái)實(shí)現的。我們曾經(jīng)提到，LDC不僅可以測量渦流損耗，還可以測量線(xiàn)圈的電感值。我們知道，彈簧是典型的線(xiàn)圈，而彈簧幾乎無(wú)處不在，所以L(fǎng)DC的應用空間可以任由我們想象。彈簧的伸縮和扭曲都會(huì )改變電感值，據此我們就可以測量我們所需要的位置和動(dòng)作信息。
另外，LDC還可以用來(lái)測量金屬或其他導體目標的構成。據介紹，它可以區分水、人體、血液、銅、鐵等各種物質(zhì)。這個(gè)特性所能引出的應用也同樣激發(fā)人們的想象。 到此，我們對LDC的原理有了一個(gè)大致的了解。它本質(zhì)上就是LC諧振電路，一個(gè)我們再熟悉不過(guò)的概念。但是，TI公司似乎賦予了LC電路新的使命：傳感。那么，LDC與現有的傳感器相比有何優(yōu)勢，它真的會(huì )引起一場(chǎng)革命嗎？ 據Baldwin先生介紹，LDC可應對高溫、粉塵等惡劣環(huán)境，器件成本和研發(fā)成本都很低。與目前主流的霍爾傳感器相比，LDC不需要磁體和復雜的校準，不使用稀土，所以更環(huán)保。他說(shuō)，LDC可以取代現有的大多數傳感器。至于LDC能否引起傳感技術(shù)的革命我們不敢妄下論斷。隨著(zhù)將來(lái)更多人嘗試基于LDC的各種應用，它的優(yōu)缺點(diǎn)將會(huì )越來(lái)越明了。 TI公司現在提供LDC1000EVM評估板，它是一個(gè)完整的原型設計和評估平臺。該評估板包含14mm、雙層PCB的線(xiàn)圈傳感器（可移除），支持MSP430 MCU。欲了解更多關(guān)于LDC的官方信息請參閱ti.com/ldc1000-pr 。
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| 不明覺(jué)厲 |
xyj 發(fā)表于 2013-9-19 12:15 看來(lái)我還是沒(méi)寫(xiě)明白 |
| 應用廣泛 |
| 在0.8毫米的距離下，測量的標準誤差大約是0.25微米。很厲害。 |
| 是否可以替代聲傳感器？ |
| 在強電場(chǎng)中，這玩意估計得99.99999%失靈。 |
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