電感式感應(yīng)：如何屏蔽金屬干擾

您是否嘗試使用電感式傳感器，但附近有干擾導(dǎo)體？這個問題可以通過在干擾金屬和傳感器線圈之間插入一塊鐵氧體材料來解決。

感應(yīng)傳感技術(shù)測量導(dǎo)電材料的接近度，例如附近的金屬片。距離最多大約一個傳感器線圈直徑的金屬會影響電感數(shù)字轉(zhuǎn)換器 (LDC) 的電感讀數(shù)，例如LDC1614。 

與在電力變壓器中的使用類似，鐵氧體材料可用于感應(yīng)傳感系統(tǒng)，以集中和重定向磁通量。鐵氧體的高磁導(dǎo)率和低電導(dǎo)率增加了傳感器的動態(tài)范圍，因此擴(kuò)展了其可用范圍。鐵氧體還有助于保護(hù)傳感器免受感應(yīng)線圈附近不需要的金屬的影響。這種干擾金屬可能是一塊大的靜態(tài)金屬，例如金屬外殼，或傳感器附近的另一個移動部件。

為了評估鐵氧體背襯的影響，我建立了一個系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中我測量了 24 位電感數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸出 同時改變鋁靶和線圈之間的距離。然后我將干擾金屬和/或鐵氧體材料片放置在線圈的另一側(cè)。

我使用了以下組件（按組裝順序）：

1. 目標(biāo)：（55mm x 80mm 鋁，1.3-mm 厚度）

2. 傳感器 PCB 線圈：（直徑 50mm，120 匝/層，2 層，4 mil 跡線/空間）帶有 330pF 傳感器電容器

3. 鐵氧體片：Würth Elektronik 柔性燒結(jié)鐵氧體片（部件號 354 003），（55mm x 80mm）

4. 干擾金屬：（55mm x 80mm 鋁，1.3 mm 厚）

我測量了干擾金屬的影響以及鐵氧體材料的屏蔽效果。

測量 1：干擾金屬的影響

傳感器線圈附近的任何不需要的導(dǎo)電材料都會通過降低系統(tǒng)的動態(tài)范圍來影響 LDC 的輸出。為了說明這一點，我以 500μm 的步長將目標(biāo)移動到線圈前面 2.5 毫米（線圈直徑的 5%）到 25 毫米（線圈直徑的 50%）處，如下所示。

接下來，我在傳感器的另一側(cè)引入了一個干擾導(dǎo)體，并將目標(biāo)從 2.5mm 移動到 25mm，如下圖所示。

下圖中的紅線表示沒有干擾的 LDC 輸出，紫線表示存在干擾時的輸出。在沒有干擾源的情況下，隨著目標(biāo)從最小距離 (2.5mm) 移動到最大距離 (25mm)，LDC 輸出代碼改變了 67,023 個代碼。使用干擾源后，代碼的總變化減少了 6,381 個代碼——動態(tài)范圍減少了 10.2%。

如果干擾源是較大的導(dǎo)體或者如果它更靠近感應(yīng)線圈，則可用動態(tài)范圍的下降可能會更加嚴(yán)重。

測量 2：用鐵氧體屏蔽干擾金屬

在第二個實驗中，我用鐵氧體屏蔽覆蓋了傳感器的背面。

鐵氧體的目的是將磁場強度引導(dǎo)至目標(biāo)并屏蔽干擾金屬。下面的綠線顯示了鐵氧體的效果。在這些測試條件下，我測量了最小和最大目標(biāo)距離之間的 70,898 個代碼差異，動態(tài)范圍增加了 5.8%。該測量表明，與沒有干擾物的第一次測量相比，添加鐵氧體不僅消除了干擾目標(biāo)的影響，而且甚至提高了我的動態(tài)范圍。

鐵氧體的好處

添加鐵氧體背襯可能是引導(dǎo)磁場的有效方法，以提高電感傳感器的動態(tài)范圍并使其免受干擾金屬的影響。下表總結(jié)了這些發(fā)現(xiàn)并表明可以使用鐵氧體背襯來消除來自導(dǎo)體的干擾。事實上，與沒有鐵氧體和沒有干擾的情況相比，鐵氧體甚至提高了動態(tài)范圍。