一种电涡流传感器的温度补偿模块的制作方法

本技术涉及传感器，尤其涉及一种电涡流传感器的温度补偿模块。

背景技术：

1、在工业自动化、动力设备状态监测、航空航天姿态控制等场景中，电涡流传感器凭借非接触测量、响应速度快、抗干扰能力强等优势，被广泛应用于各类角度、位置等参数的实时检测。

2、目前电涡流传感器在实际工况应用中普遍存在显著的温度漂移问题，当环境温度从-40℃升至125℃甚至150℃的宽温域范围内时，传感器内部线圈的电阻率随温度升高呈线性增长，线圈等效阻抗发生偏移，导致电涡流传感器的输出信号与实际角度之间的对应关系发生偏移，测量误差最高可达满量程的8%以上。因此电涡流传感器需要内置温度补偿模块，以对电涡流传感器的输出信号进行校正，以抵消温度漂移，提高电涡流传感器的检测精度。

3、然而，在电涡流传感器的实际应用场景中，电涡流传感器长期面临各类复杂异常工况。在短时负载过载、环境温度骤变、局部热源冲击等短时热冲击工况下，温度骤变会引发补偿输出跳变，甚至完全超出温度补偿的适配范围，进而造成角度测量数据失真和错误，影响检测精度，无法满足实际应用场景的长期稳定监测的要求。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，提出了本技术，以便提供一种电涡流传感器的温度补偿模块及方法，能够避免温度骤变引发的补偿输出跳变，产生平滑、稳定的补偿输出，避免角度测量数据失真和错误，改善检测精度，满足实际应用场景的长期稳定监测的要求。

2、为了达到上述目的，第一方面，本技术提供了一种电涡流传感器的温度补偿模块，包括温度检测单元、温差判断单元和温度补偿单元；

3、温度检测单元，用于基于检测频率检测电涡流传感器的温度，产生实时温度检测值；

4、温差判断单元，用于接收实时温度检测值，并根据实时温度检测值的变化量，产生温差指示信号；

5、温度补偿单元，用于接收温差指示信号和实时温度检测值，并根据温差指示信号和实时温度检测值产生实时补偿值，用于补偿电涡流传感器的角度测量值。

6、进一步的，温差判断单元进一步被配置为：

7、在实时温度检测值的变化量不大于预设变化阈值的情况下，产生第一电平的温差指示信号；

8、在实时温度检测值的变化量大于预设变化阈值的情况下，产生第二电平的温差指示信号。

9、进一步的，温度补偿单元进一步被配置为：

10、在温度补偿单元接收到第一电平的温差指示信号的情况下，温度补偿单元根据实时温度检测值和预设补偿函数计算实时补偿值，预设补偿函数为温度检测值和补偿值的拟合函数；

11、在温度补偿单元接收到第二电平的温差指示信号的情况下，温度补偿单元在突变前补偿值的基础上增加恒定的预设调整值，产生实时补偿值。

12、进一步的，温度补偿单元进一步被配置为：

13、在实时温度检测值与突变前温度检测值的温差在预设变化阈值内时，停止在突变前补偿值的基础上增加恒定的预设调整值，并根据实时温度检测值和预设补偿函数计算实时补偿值。

14、进一步的，温差判断单元包括温差计算子单元和比较判断子单元；

15、温差计算子单元，用于接收实时温度检测值，根据相邻两个检测时刻的实时温度检测值的差值，产生实时温度检测值的变化量；

16、比较判断子单元，用于接收实时温度检测值的变化量和预设变化阈值，将实时温度检测值的变化量和预设变化阈值进行比较，产生温差指示信号。

17、进一步的，温度检测单元包括启动电路、电流产生电路、减法电路和模数转换电路；

18、启动电路，用于根据电源电压产生初始电压；

19、电流产生电路，用于接收初始电压，并根据电源电压产生ptat电流和ctat电流；

20、减法电路，用于接收ptat电流和ctat电流，根据ptat电流和ctat电流的电流差，产生检测电压，用于指示电涡流传感器的温度；

21、模数转换电路，基于检测频率对检测电压进行模数转换，产生实时温度检测值。

22、进一步的，电流产生电路包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体、第五晶体管、第六晶体管、第七晶体管、第八晶体管、第九晶体管、第一电容、第一电阻、第二电阻；

23、第一晶体管的栅极、第二晶体管的栅极和第三晶体管的栅极相连接，并与初始电压连接；第一晶体管的源极通过第一电阻连接参考地，第二晶体管的源极和第三晶体管的源极与参考地连接；第一晶体管的漏极连接第四晶体管的漏极，第四晶体管的源极连接第七晶体管的漏极，第四晶体管的栅极连接第五晶体管的栅极、第六晶体管的栅极和第六晶体管的漏极，第七晶体管的栅极连接第八晶体管的栅极，第七晶体管的源极和第八晶体管的源极连接电源电压；第二晶体管的漏极连接第五晶体管的漏极、第九晶体管的栅极和第一电容的第一端，并产生ptat电流；第五晶体管的源极连接第八晶体管的漏极；第九晶体管的漏极用于产生ctat电流；第九晶体管的源极连接第二电阻的第一端，第二电阻的第二端、第一电容的第二端和第三晶体管的源极连接参考地；第三晶体管的漏极连接第六晶体管的漏极，第六晶体管的源极连接电源电压。

24、进一步的，减法电路包括第十晶体管、第十一晶体管和第三电阻；

25、第十晶体管的源极连接电源电压，第十晶体管的栅极连接第八晶体管的栅极，第十晶体管的漏极连接第十一晶体管的源极和第九晶体管的漏极，第十一晶体管的栅极连接第五晶体管的栅极，第十一晶体管的漏极连接第三电阻的第一端，并产生检测电压，第三电阻的第二端连接参考地。

26、进一步的，启动电路包括第十二晶体管、第十三晶体管、第十四晶体管和第二电容；

27、第十二晶体管的栅极连接第十二晶体管的源极、第二电容的第二端和参考地，第十二晶体管的漏极连接第十三晶体管的漏极和第一晶体管的栅极，并产生初始电压，第十三晶体管的栅极连接第十四晶体管的漏极和第二电容的第一端，第十三晶体管的源极连接第十四晶体管的源极和电源电压，第十四晶体管的栅极连接第七晶体管的栅极。

28、第二方面，本技术还提供了一种电涡流传感器的温度补偿方法，温度补偿方法利用上述的温度补偿模块进行温度补偿。所述温度补偿方法包括：

29、控制温度检测单元基于检测频率检测电涡流传感器的温度，产生实时温度检测值；

30、控制温差判断单元根据实时温度检测值的变化量，产生温差指示信号；

31、控制温度补偿单元根据温差指示信号和实时温度检测值产生实时补偿值，用于补偿电涡流传感器的角度测量值。

32、本技术的有益效果是：

33、（1）、本技术提供了一种电涡流传感器的温度补偿模块，设置温差判断单元和温度补偿单元，在实时温度检测值的变化量不大于预设变化阈值的情况下，温度补偿单元根据预设补偿函数计算实时补偿值；在实时温度检测值的变化量大于预设变化阈值的情况下，温度补偿单元在突变前补偿值的基础上增加恒定的预设调整值，以避免温度骤变引发的补偿输出跳变，产生平滑、稳定的补偿输出，避免角度测量数据失真和错误，改善检测精度，满足实际应用场景的长期稳定监测的要求。

34、（2）、本技术还提供了一种温度检测单元，利用ptat电流和ctat电流相减产生检测信号，提高温度灵敏度；同时采用单个负反馈环路保持ptat电流和ctat电流稳定，降低温度检测单元的体积并进一步提高温度检测精度， 为后续的温度补偿改善提供了基础。