电感式传感：应该测量 L、RP 还是两者都测量？

当设备提供不同类型的测量功能时，设计人员必须考虑哪种测量最适合他们的用例。 一些电感式传感解决方案，例如 TI 的LDC1000 电感数字转换器(LDC)，具有两种测量功能：

· R P测量：LDC 通过测量传感器与导电目标的磁耦合引起的能量损失，测量传感器在其谐振频率下的等效并联阻抗。

· 电感 (L) 测量：LDC 测量传感器的谐振频率，它是传感器电感的函数，也受与导电目标的磁耦合影响。

一些 LDC，例如LDC1000，甚至提供两种测量功能。

拥有这两种测量能力会导致几个问题：

· 我们是否总是需要测量这两个参数？

· 如果你只需要一个，你应该选择哪一个？

让我们比较这两种测量类型并探讨几个不同的用例。

感应范围和精度

L 和 R P测量的最大感应范围相似，主要取决于线圈直径、LDC 的分辨率和设备配置。对于精密应用，一个有用的经验法则是，LDC 要求线圈直径至少是最大感应范围的两倍（例如，我们需要一个 20 毫米直径的线圈来测量高达 10 毫米的目标距离）。这适用于 L 测量和 R P测量。

图 1. 轴向位置传感

参考时钟输入

通过确定导电目标接近传感器线圈时的振荡频移来测量电感。因此，它需要一个准确稳定的参考时钟。R P测量不依赖于准确的参考时钟，LDC1000可以在没有外部参考时钟的情况下执行 R P测量。在参考时钟不可用或 LDC 和微控制器之间的导线数量必须最小化的情况下，这是一个优势。

温度

与 R P测量中的温度漂移相比，L 测量中的温度漂移很小。使用有助于将温度影响降至最低的高 Q 传感器时，L 测量应用中的温度补偿通常仅在我们需要在较宽的系统温度范围内获得非常高的精度时才需要。

另一方面，任何金属的电阻率都有一个已知但重要的温度系数，这在 R P测量中变得相关。例如，铜的电阻率变化 3900 ppm/°C，铝变化 3900 ppm/°C，铁变化 5000 ppm/°C。为了解释电阻率的变化，大多数采用 R P测量的应用通常需要温度补偿。

弹簧压缩应用

压缩、伸展或扭转弹簧会改变其长度、直径和/或匝数，进而改变弹簧电感。因此，直接测量电感而不是 R P是该应用的明显选择。

图 2. 弹簧压缩测量

金属成分应用

感应传感可用于区分不同类型的金属。在此类应用中，L 测量可提供有关金属磁导率 (μ) 的信息，因为金属的 μ 越大，系统的电感越大。相比之下，RP测量可提供有关金属电阻率 ( ρ ) 的信息。

当涡流流过导电目标时，感应电能根据ρ的值耗散。R P的变化表明了这一点。通过在距线圈固定距离处生成电感和 R P表，我们可以识别不同的金属合金。为了检测金属成分，我们需要同时测量 R P和 L。

金属选择

大多数金属类型都可以用 L 或 R P很好地测量。然而，有些磁性材料在某些频率下的 L 响应明显小于 R P响应。对于这些材料，R P是更合适的选择。我们将在即将发布的博客文章中更详细地介绍这个主题。

我们将使用哪种测量方法？

对于大多数应用，由于温度效应较低，我们可能更喜欢 L 测量的降低系统设计复杂性。有两个例外情况需要 R P测量：没有精确参考时钟可用的系统和选定的设计使用磁性材料作为目标。金属成分检测需要同时测量这两个参数。