位移测量装置的设计

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1、位移测量装置的设计摘要：微小位移量的精确测量是测控工程技术中的i个重要课题。本文介绍了某于线性可变差动变压器的位移测量系统的系统结构，主要硬件设计和软件流程，以及相关参数的设置。硬件设计采用的直接频率合成芯片AD9851.电流负反馈高速运放AD81K高精度申行AD转换芯片ADS7886.直流电机驱动专用芯片MC33887等高性能芯片较好地满足了低功耗、高精度、实时测控的设计要求；软件设计遵循模块化编程思想，便于系统升级。关键词：DDS信号位移测量差动变压器单片机运算放大器DesignofDisplacementMeasuringSystemAbstract：Accur

2、atemeasurementofsmalldisplacementinmeasurementandcontrol-technologyisanimportantissue.Adifferentialtransformerdisplacementmeasuringsystembasedonlinearvariabledifferentialtransformerisdesigned・Thesystemstructure,mainhardwaredesign,softwareprocessesandcriticalparameterconfigurationarepres

3、ented.SomehighperformanceASICchipsusedinthehardwaredesign,suchasdirectfrequencysynthesizerchipAD9851,high-speedcurrentfeedbackamplifierAD811,precisionserialADconverterchipADS7886,DCmotordrivechipMC33887,whichissatisfiedwiththedesigndemandsforthelowpower,highprecisionandrealtimemonitorin

4、gcontrol.Softwaredesignfollowsthemodulardesignprinciple,andeasytoupgrade・Keywords：DDS,displacementmeasuring,differentialtransformer,MCU,amplifier1引言随着生产加工方式的变革、检测指标要求的提高，需要用非接触式测量方法取代传统的接触式测量。当前位移测量技术主要有以下几种：有机械的浮子方法，利用电阻、电感、电容的非电量电测量方法；有光学或激光测量方法；有利用放射性或射流技术的测量方法等。数字处理器处理能力的增强尤其是各式传感器的

5、更新换代，使各种非接触式测量装置的设计趋于智能化。本文设计了一种基于线性可变差动变压器的位移测量装置，有着设计成本低、位移线性度好、功耗低等有点，具有一定的实用价值。2系统设计2.1位移计算方法如图1(a)所示，初级绕组为M，次级绕组为N2.i和N2.2,初级线圈接入适当的⑷后，由于互感作用在两个次级线圈上产生的磁感应电动势为式(1)中，S为初级线圈激励电压相量，M

6、和M2为次级线圈1和2的互感，门为初级线圈的有效电阻，Li为初级线圈的电感。如果把两个次级线圈的同名端相连，则传感器的输出电压为(b)图1差动变压式传感器原理（a）差动变压式传感器原理图（b）数据提取图在

7、一定范围内，当铁芯移动时，迪就随铁芯位移X成V字型特性。在初级绕组L】上加100K等幅正弦电压，则在次级绕组L2和L3均感应出电压，假若忽略有限长线圈内磁场强度的不均匀分布，且只计算有介质部分产生的磁场，不考虑磁棒运动过程中线圈内空气中磁场引起的变化，则L2、L3上感应的电压（匕、Vfi）分别为匕二k*(X。+Ar),Vr二k*(X。-Ar)(3)以上k为一恒定系数，X。为磁棒的一半长度，心为磁棒运动位移。则〃=（匕_匕）/（匕+匕）=（2壮*心）/（2壮*乂0）=心/乂0（4）(5)所以2.2系统结构位移测量装置系统结构如图2所示，特定频率的•正弦信号经运算放大器进

8、行差分输出，驱动线性可变差动变压器的原边。差动变压器两副边感应出正弦电压信号，分别经过放大、精密整流、滤波得到稳定的直流电压。对此两路直流电压进行AD转换，对所获数据分析处理，计算位移量，结果通过人机交互界面得到显示。此外，控制部分对来自键盘的输入位移数据进行分析处理，通过直流电机驱动磁棒移动，控制磁棒到达指定的位移处，实现位移设定功能。正宿产电放大线性可变輕动变圧器电机换图2差动变压式位移测戢装置系统结构图3主要硬件设计3.1正弦激励信号产生电路如图3所示，AD9851是美国ANALOGDEVICES公司采用先进DDS（DirectDigitalS