背景知識：渦流，由一個變化的磁場跟金屬體相交，或者移動的金屬體跟磁場相交，從而在導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生感應(yīng)電流的現(xiàn)象。鐵質(zhì)金屬體靠近電感后，由于鐵的導(dǎo)磁性，會改變電感磁力線的分布，從而改變電感的感值。并且渦流會產(chǎn)生感應(yīng)磁場，也會改變電感磁力線分布，改變電感值。由于導(dǎo)體內(nèi)部的電阻，渦流會產(chǎn)生熱量，所以渦流也會改變諧振電路的幅度。利用渦流的這個特點，開發(fā)出了渦流探傷儀，電磁爐，渦流焊機(jī)，渦流測距，渦流測速等等，多種電子儀器。

關(guān)鍵字：LC運(yùn)放振蕩器，整流濾波，渦流，正向放大器，調(diào)零

方案分析：使用運(yùn)放構(gòu)成LC振蕩器，外部的可移動鐵片可以調(diào)節(jié)距離電感L的遠(yuǎn)近。這樣振蕩器的正弦波幅度會由于渦流改變而發(fā)生改變。將振蕩器的正弦波經(jīng)過二極管整流濾波轉(zhuǎn)換為直流。直流經(jīng)過調(diào)零和放大后送給電壓表頭（萬用表用的電壓檔），定標(biāo)調(diào)節(jié)放大器的增益就可以用電壓來表示測試的微小距離。

整體搭建的實物圖

下面分步來分析每一級電路。

LC的諧振特性

????????使用硬木課堂bode圖（掃頻儀）功能時的連接方法。HSS信號源提供掃頻信號，AIN1接輸入，AIN2接輸出。

Bode圖配置。起始頻率10KHz，終止頻率100KHz。每十倍頻程選20點。信號幅度500mVpp。點擊綠色箭頭，開始掃頻?？梢钥吹絃C有一個諧振頻點，在這個頻點，輸出比輸入達(dá)到最大。由于單獨(dú)測試LC諧振時的寄生參數(shù)跟將LC接入運(yùn)放電路的寄生參數(shù)有差別，所以這個諧振頻點會有變化。但是大致是在這個頻點附近。

LC運(yùn)放振蕩器

????????運(yùn)放電路從A點進(jìn)入是反向放大器，從B點進(jìn)入是正向放大器。運(yùn)放的輸出作為LC的激勵。所以第一個問題是LC的輸出接A還是接B？

????????運(yùn)放振蕩器需要交流通路是正反饋，直流通路是負(fù)反饋。這樣交流可以起振，并且直流不會偏到電源軌。如果Out接A點，B點接GND，這時直流是負(fù)反饋。如果out接B點，A點接GND，則直流是正反饋，運(yùn)放輸出會偏到電源軌。所以out應(yīng)該接A點，B點接GND。

????????用示波器雙綜觀察振蕩信號的相位差，并且使用XY模式畫圖。點擊示波器上的“水平”按鈕，左下角選擇“XY模式”?？梢钥吹絻蓚€信號不是反向放大器的180度相位差，而是132度相位差。這樣運(yùn)放就不再是工作在深負(fù)反饋狀態(tài)。由于LC的相位延時，相當(dāng)于加入了一定比例的正反饋，發(fā)生振蕩。

單次捕獲觀察起振

????????設(shè)置觸發(fā)源為CH1，觸發(fā)位置為2。去掉LC中的一個電容，然后點擊“單次捕獲”。示波器開始等待觸發(fā)信號。然后插上這個電容，信號開始出現(xiàn)，達(dá)到觸發(fā)電平后被抓取一屏。

整流濾波

????????選用1N60二極管來進(jìn)行整流。將振蕩器的輸出轉(zhuǎn)換為直流。用HSS發(fā)測試信號，示波器雙綜觀察整流濾波的效果。

頻率低的時候，高頻沒有完成濾除，AIN2是直流疊加高頻波動。

高頻時，濾波效果很好，直流穩(wěn)定。

調(diào)零和增益分析

????????將整流濾波跟振蕩器連接起來。就可以測試鐵片距離變化產(chǎn)生的直流變化。國標(biāo)3mm的螺絲，轉(zhuǎn)一圈是移動0.5mm（500um）。旋柄帶動螺絲進(jìn)而帶動鐵片移動。在鐵片上畫上刻度，可以區(qū)別1/8圈。

????????電感使用E字形鐵氧體磁芯，線圈放在E字的中間柱上。E字磁芯開口，沒有放另一半E字磁芯。這樣電感的磁場可以進(jìn)入鐵片產(chǎn)生渦流。

????????先看一下刻度0時的直流，和刻度1圈時的直流。這時用到硬木課堂的萬用表功能。萬用表COM接GND，V端接整流濾波的輸出。

????????可以看到，0刻度時的基礎(chǔ)DC是1.4V，調(diào)零就是要把這個基礎(chǔ)DC調(diào)節(jié)為接近0V。并且，1圈和0刻度時的電壓差是0.2V，電壓表的顯示5V對應(yīng)0.5mm，所以需要25倍增益將0.2V放大到5V。

????????根據(jù)上面分析，設(shè)計最后一級放大器時，P1需要調(diào)節(jié)為48KΩ，才可以得到25倍放大。S1需要設(shè)置的DC要滿足? DC* 24 = 1.4*25，DC=1.458V。設(shè)置好這兩個初始值，然后再細(xì)調(diào)。

????????設(shè)置好P1電位器的48KΩ

調(diào)零過程

增益定標(biāo)

????????旋轉(zhuǎn)1圈后進(jìn)行增益定標(biāo)。這樣旋轉(zhuǎn)1圈對應(yīng)到5V。

聯(lián)調(diào)測試

刻度舉例

測試表格

將距離和直流值畫出曲線

總結(jié)：簡易的微距測量達(dá)到了不錯的線性效果。通過這個電子制作，覆蓋到了運(yùn)放LC振蕩器，二極管整流濾波，放大器，調(diào)零計算和增益計算。并且進(jìn)行了整體的調(diào)零和定標(biāo)。為后續(xù)的電子電路綜合設(shè)計打下基礎(chǔ)。