基于msp430的定频调幅式电涡流传感器位移测量系统

《基于msp430的定频调幅式电涡流传感器位移测量系统》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、维普资讯http://www.cqvip.com基于MSP430的定频调幅式电涡流传感器位移测量系统邵爱霞赵辉刘伟文(上海交通大学信息检测技术及仪器系，上海200030)摘要本测量系统采用平面线圈的电涡流传感器结构，定频调幅式电涡流传感器测量电路，利用MSP430F133系列单片机对测量系统数据进行采集和处理，并对该测量系统应用于防水数显卡尺中的可行性进行了初始阶段的试验。与调频电路相比，定频调幅电路具有响应快、功耗低、稳定性好的突出特点；MSP430F133具有超低功耗特性，为本测量系统应用于便携式测量设备提供保证。关键词电涡流

2、传感器；调幅；防水数显卡尺；MSP430生电涡流，从而使得传感器线圈的参数(例如电感、0引言阻抗、品质因数等)发生变化【1,2J。当传感器动尺与传统的电涡流传感器主要应用于变距离式测定尺之间产生相对移动时，电涡流强度将发生周期量。变距离式涡流传感器的测试精度高，但测量范性改变，导致传感器线圈的参数出现周期性变化。围小。而变面积式的电涡流传感器测量量程主要取通过适当的电路，可以得到周期性变化的电信号输决于线圈的尺寸。本文讨论的变面积式电涡流传感出，由此可以实现位移的测量。器采用平面线圈结构，利用MSP430F133系列单片机对多通道

3、涡流信号进行采样，扩充了电涡流传感线圈器的测试量程，实现了横向位移测量。研究这种电反射体＼一一一涡流传感器的技术，对于开展移动式传感器的研究、拓宽涡流传感器的使用范围、新型传感器的研制等均有理论指导意义。本测量系统采用MSP430系列超低功耗类型的单片机，并将该测量系统应用于防水数显卡尺等手持设备中。1涡流传感器的结构与测量原理图1基于电涡流效应的位移传感器传感器系统构成如图1所示，包括定尺和动尺当采用多码道结构时，可以根据码道之间的空两部分l1]。定尺表面均匀分布许多金属反射导体，间相位差确定动尺与定尺之间的绝对位置，从而实其中

4、心距称之为测量波长。根据不同需要，定尺上现绝对位移测量与定位。的反射导体可以排列成两个或更多的码道，每个码由于定尺与动尺之间是通过电磁场相互作用实道的测量波长不完全相同。动尺上安装有若干空心现位移测量，因此当期间存在液体介质时，对测量结平面线圈，可以采用多层印制板工艺制作，线圈的数果没有影响。量一般为偶数，线圈之间的距离一般为1／4测量波2定频调幅式测量电路长的整数倍。当反射导体具有多个码道时，传感器线圈也相应具有同样的码道数量。电涡流传感器的测量电路可以归纳为：调幅式根据电涡流原理，当传感器线圈中通过交变电和调频式两种。调幅式又

5、可分为恒定频率的载波调流时，在空间将产生交变电磁场，并在金属导体内产幅式与频率变化的载波调幅两种。根据测量电路可·29·维普资讯http://www.cqvip.com以把电涡流传感器分为3种类型，即：定频调幅式，于振荡器的高频信号频率时，输出的电压U最大，变频调幅式和调频式，这里采用的是定频调幅式电并设为U0，而测量时，亦即被测体相对于传感器移路[3l。动时，传感器等效阻抗发生变化，回路失谐，输出电定频调幅式的工作原理是由频率稳定的晶体振压随之变化。电路原理图见图2。由驱动电路，即荡器提供一个高频信号、激励传感器线圈和L并联石英

6、晶体振荡器，射极跟随器以及LC振荡部分组电容C组成的并联回路，当回路的固有频率等成。Y④图2定频调幅式测量电路因为驱动电路中频率稳定度的要求，电路常采也是影响振荡器性能的主要原因，环境温度的变化，用石英晶体振荡器，这一类振荡器是利用石英晶体将改变回路电容的数值，所以应选用温度系数较小的压电效应产生正弦波振荡的电路，具有很高的频的元件，可考虑使用云母电容。外界磁场的变化，会率稳定性，本测量系统采用3~Ⅱ{z的激励频率。按引起磁性材料磁导率的变化，影响传感器线圈的涡照振荡电路起振的振幅和相位条件推算振荡电路中流效应，将振荡器密封在传感

7、器壳体内，可起到屏蔽元器件的各个参数，用Pspice[J进行晶体振荡器部作用，减少回路与外界发生的电磁耦合。分的仿真试验，从仿真结果可以得到，电路在图中L即为传感器线圈示意图，传感器线圈形1．06以后将以755．3mV为中心进行等幅正弦波状、匝数的设计应该尽量提高线圈的电感量，增强发振荡，峰一峰值为583．4mV。射信号强度。另外设计反射体形状及排列，使得当由于该电路应用于便携式设备中，所以电路的反射体与传感器线圈有相对位移时，输出电压信号功耗也应该是电路设计以及优化时应该考虑的问题U的幅值呈周期性变化。由于振荡电路的带负载能之一

8、。同样我们可以借助Pspice对振荡电路的总力很弱，所以在振荡电路后加射极跟随器以增强带电流进行仿真，从仿真曲线中可以看出，当电路起振负载能力，从图中可以看出与LC相当于一个分后，电流值也将趋向于稳定，依据仿真图上数值，可压电路，由振荡器产生的频率