电感式感应：如何屏蔽金属干扰

您是否尝试使用电感式传感器，但附近有干扰导体？这个问题可以通过在干扰金属和传感器线圈之间插入一块铁氧体材料来解决。

感应传感技术测量导电材料的接近度，例如附近的金属片。距离最多大约一个传感器线圈直径的金属会影响电感数字转换器 (LDC) 的电感读数，例如LDC1614。 

与在电力变压器中的使用类似，铁氧体材料可用于感应传感系统，以集中和重定向磁通量。铁氧体的高磁导率和低电导率增加了传感器的动态范围，因此扩展了其可用范围。铁氧体还有助于保护传感器免受感应线圈附近不需要的金属的影响。这种干扰金属可能是一块大的静态金属，例如金属外壳，或传感器附近的另一个移动部件。

为了评估铁氧体背衬的影响，我建立了一个系统，在该系统中我测量了 24 位电感数字转换器的输出 同时改变铝靶和线圈之间的距离。然后我将干扰金属和/或铁氧体材料片放置在线圈的另一侧。

我使用了以下组件（按组装顺序）：

1. 目标：（55mm x 80mm 铝，1.3-mm 厚度）

2. 传感器 PCB 线圈：（直径 50mm，120 匝/层，2 层，4 mil 迹线/空间）带有 330pF 传感器电容器

3. 铁氧体片：Würth Elektronik 柔性烧结铁氧体片（部件号 354 003），（55mm x 80mm）

4. 干扰金属：（55mm x 80mm 铝，1.3 mm 厚）

我测量了干扰金属的影响以及铁氧体材料的屏蔽效果。

测量 1：干扰金属的影响

传感器线圈附近的任何不需要的导电材料都会通过降低系统的动态范围来影响 LDC 的输出。为了说明这一点，我以 500μm 的步长将目标移动到线圈前面 2.5 毫米（线圈直径的 5%）到 25 毫米（线圈直径的 50%）处，如下所示。

接下来，我在传感器的另一侧引入了一个干扰导体，并将目标从 2.5mm 移动到 25mm，如下图所示。

下图中的红线表示没有干扰的 LDC 输出，紫线表示存在干扰时的输出。在没有干扰源的情况下，随着目标从最小距离 (2.5mm) 移动到最大距离 (25mm)，LDC 输出代码改变了 67,023 个代码。使用干扰源后，代码的总变化减少了 6,381 个代码——动态范围减少了 10.2%。

如果干扰源是较大的导体或者如果它更靠近感应线圈，则可用动态范围的下降可能会更加严重。

测量 2：用铁氧体屏蔽干扰金属

在第二个实验中，我用铁氧体屏蔽覆盖了传感器的背面。

铁氧体的目的是将磁场强度引导至目标并屏蔽干扰金属。下面的绿线显示了铁氧体的效果。在这些测试条件下，我测量了最小和最大目标距离之间的 70,898 个代码差异，动态范围增加了 5.8%。该测量表明，与没有干扰物的第一次测量相比，添加铁氧体不仅消除了干扰目标的影响，而且甚至提高了我的动态范围。

铁氧体的好处

添加铁氧体背衬可能是引导磁场的有效方法，以提高电感传感器的动态范围并使其免受干扰金属的影响。下表总结了这些发现并表明可以使用铁氧体背衬来消除来自导体的干扰。事实上，与没有铁氧体和没有干扰的情况相比，铁氧体甚至提高了动态范围。