分享一个巧妙的相位差检测电路

在发射线圈施上交流电压，产生交流电流并在空间生成交流磁场，

该磁场在接收线圈感应用电动势，并通过调理电路处理，最终得到电压信号送入处理器，计算得到待测物导致的发射信号与接收信号之间的相位差，

根据这一相位差判断待测物的类型。

不存在待测物的情况

当不存在待测物时，发射线圈的等效电路由电阻和电感组成，如下图：

发射线圈等效电路

其中R1为线圈电阻，其电阻值大概为4Ω；L1为线圈电感，其电感量大概为 10mH。

其阻抗表示为：

存在待测物的情况

发射线圈通入交流电流I1时，线圈周围产生一个交变磁场H1。

当待测物位于线圈磁场范围内时，待测物内部生产感应涡流电流I2，

涡流信号在待测物附近产生交变磁场H2，涡流的中心之处H1和H2同轴但是方向相反。

因此，原有外部磁场被削弱，导致线圈的等效阻抗、相位均发生变化。

涡流示意图

线圈和待测物视为两个互感的耦合线圈。

等效电路如图所示：

待测物涡流影响下的等效电路

其中R1为发射线圈的电阻，L1为发射线圈的电感，R2为待测物涡流效应的等效电阻，L2为待测物涡流效应的等效电感，M为发射线圈与待测物之间的互感。

根据基尔霍夫定律，在发射线圈侧，有：

在待测物侧，有：

联立上述两式，求解，得到：

对于不同类型的待测物，由于待测物的影响，

将使得发射线圈的等效电阻增大，而等效电抗可增大，或者减少。

通过判断等效电抗增大或者减小，实现对待测物进行分类。

审核编辑：刘清