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1、第25卷第2期湖北汽车工业学院学报Vol.25No.22011年6月JournalofHubeiAutomotiveIndustriesInstituteJun.2011一种电感式位移测量装置的设计江学焕1,2222,关新,钟蕾,程福明(1.武汉大学计算机学院,湖北武汉430072;2.湖北汽车工业学院电气与信息工程学院,湖北十堰442002)摘要:介绍了差动变压器式位移传感器的结构和原理,给出了电感式位移测量装置的系统设计方案。该系统通过FPGA产生稳定的DDS信号作为激励源,经差分电路输出2路平衡信号;通过过采样平均滤波的方法实现噪声抑制;采用线性拟合的方法对
2、非线性数据进行补偿,实现了位移的精确测量,测量精度较高。关键词:差动变压器;DDS信号;过采样;线性拟合中图分类号:TP216文献标志码:A文章编号:1008-5483(2011)02-0046-04DesignofInductiveDisplacementMeasuringDevice1,2222JiangXuehuan,GuanXin,ZhongLei,ChengFuming(1.SchoolofComputer,WuhanUniversity,Wuhan430072,China;2.SchoolofElectricalandInformationEngine
3、ering,HubeiAutomotiveIndustriesInstitute,Shiyan442002,China)Abstract:Thestructureandprincipleofdifferentialtransformer-typedisplacementsensorwereintroduced,andthesystemdesignschemeoftheinductivedisplacementmeasuringdevicewasgiven.AstableDDSsignalwasproducedbyFPGAastheexcitationsource,
4、andthroughdifferentialcircuit,twobalancedsignalswereoutput.Noisesuppressionwasachievedbythemethodofaverageover-samplingfilter.Thenonlineardatawascompensatedbythelinearfittingmethod,andthentheaccuratemeasurementofdisplacementwithahighprecisionwasrealized.Keywords:differentialtransforme
5、r;DDSsignal;over-sampling;linearfitting为了提高系统的测试精度,增强抗干扰能力,0引言本文拟采用改进激励信号产生电路的方法来解决这个问题。该方法是利用FPGA产生稳定的DDS目前,电感式位移测量装置应用非常广泛,可信号送往全差分电路,差分电路将其输出的2路平用于高精度工件的自动加工过程,也可用于外形尺衡信号传递给差动变压器的主线圈,差动变压器的寸自动测量系统。传统的电感式位移测量方法是由次级线圈将感应到的信号放大、滤波后,送给真有维恩电桥振荡电路产生激励信号,通过差分电路送效值转换,然后单片机A/D采集、计算处理得到位往差动变
6、压器主线圈。次级线圈感应的电压信号经移量。该方法精度高、可以实现自动测量与控制。过硬件放大、全波整流得到2路直流信号。再利用差分放大器实现2路信号相减。最终测量差动电压1电感式位移测量装置的设计值得到位移量。其中,极性的判别运用相敏检波实现[1]。此方案精度不高,易受到外界信号的影响,硬1.1测量原理件调试困难大。优点是成本低,易于集成。差动变压器能将被测位移量转换为传感器线收稿日期:2011-02-24作者简介:江学焕(1982-),男,湖北襄樊人,硕士生,主要从事嵌入式、汽车电子研究。第25卷第2期江学焕,等:一种电感式位移测量装置的设计—47—圈互感的变化量
7、。其结构原理图如图1所示,等效e22=K(N+△N)=K(N-△L/△l)(2)电路图如图2所示。根据e1=e21+e22,研究(e21-e22)/e1可得:(e21-e22)/e1=2(△L/△l)/N1(3)令(e21-e22)/e1=d,得到:△L/△l=(N1/2)d(4)依据式(4),可得位移量的变化与两次级线圈感应电动势之间存在线性关系,表明了差动变压器能够将机械位移量转化为与之成比例的电压信号。整个测量装置利用这一原理设计制作。图1差动变压器的结构原理图[1]1.2系统方案设计根据测量原理分析,本系统主要由以下几部分组成:激励电路、线性可变差动变压器
8、、放大滤波
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