正文描述:《电涡流位移传感器信号调理与位移显示电路的设计【文献综述】》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、毕业论文文献综述机械设计制造及其自动化电涡流位移传感器信号调理与位移显示电路的设计在基础学科研究和现代工业生产中,传感器具有不可或缺的作用。电涡流位移传感器是一种据电涡流效应制成的常用物理传感器,其输出振荡电压随被测体(必须是金属导体)与探头之间的距离变化而变化,因此能测量被测体发生的静态和动态的相对位移变化,从而被广泛地应用于数据采集系统中。目前国内研制的多数电涡流位移传感器测量物体位移变化时输出都是电压信号的绝对值,由于被测体位移相对变化很小,而传感器输出的电压信号初始值太大,以致变化量很小,从而不能
2、很好地反映被测体位移的变化。本课题即是对电涡流位移传感器进行信号调理设计,通过减法放大电路使传感器输出电压减去初始值后再进行放大,从而保证被放大的电压只对应位移变化部分,且从零点开始。然后基于单片机设计传感器的工作电源和输出位移的显示电路,使输入输出信号都能清楚、直观地显示。下图1是通用数据采集系统的组成和信号传输流程。可见,信号调理电路是数据采集系统的重要组成部分。信号处理电路,就是把模拟信号变换为用于数据采集、控制过程、执行计算显示读出或其他目的的数字信号。传感器测量的很多物理量,如位移、温度、压力、
3、光强等,输出后都是相当小的电压、电流或电阻变化,必须对其进行调理,即利用内部的电路(如滤波器、转换器、放大器等)将信号通过放大、滤波等操作转换成采集设备能够识别的标准信号,以便用于系统的数据处理。图1黎琼,陈文庆,温泉彻[3]介绍了通用数据采集系统的组成及信号调理的重要性,然后以热电偶温度传感器及热电偶温度变送器为例,说明了传感器调理一般应包含补偿、线性化和激励三部分内容,且介绍了变送器与传感器的主要区别。最后在给出典型信号调理电路的基础上,说明了通用数据调理功能(放大、隔离、滤波和数字信号调理)及电路实
4、现,对基于PC机和ADC卡的通用数据采集系统的信号调理具有借鉴作用。5乔巍,杜爱玲,陈春,叶生[4]针对基于微控制器和PC的高速数据采集系统,分析了信号调理电路功能及必要性,并在此基础上给出了包括信号放大、衰减、隔离和滤波的设计方案,并对滤波电路的拓扑设计进行了研究。此外,针对广泛存在的电力信号采集与分析,以电能质量为分析、研究对象,给出了基于Sallen2Key和状态变量拓扑的滤波方案,对高速数据采集系统精度的提高和采集设备的保护具有实际意义。许德章[5]设计了一种用在保温管自动纠偏系统上远距离测量钢管
5、中心位置变化的电涡流传感器的信号调理电路。只有测出钢管中心在相互垂直的两个方向上位置变化,才能得知钢管中心在任意方向上的位置变化,因此采用4只传感器对称布置,如图2所示。其中,传感器Ⅰ和Ⅱ作为一组测量钢管中心在水平方向上的位置变化,Ⅲ和Ⅳ作另一组测量钢管中心在竖直方向上的位置变化。图2电涡流传感器测量钢管中心位置变化的信号调理电路工作原理如图3所示。振荡源产生的高频信号经过一级放大后有一定驱动能力,将其加到4只传感器发射线圈上,4只传感器的接收线圈将会有信号输出。输出信号的变化反映了钢管中心在相应方向上的
6、位置变化,所以4只传感器输出信号分别检波后,将传感器I和Ⅱ的输出信号送人差动放大电路,Ⅲ和Ⅳ送入另一差动放大电路,得到传感器对I与Ⅱ和Ⅲ与Ⅳ的输出信号变化量,再把它们分别经过V/F转化成一组方波频率信号,其脉宽变化反映了钢管中心在相应方向上的位置有变化。8098单片机HSI口很方便地测试出方波信号脉宽,以实现解A/D转换。而完整的测量电路电路包括振荡源、增益可调放大电路、绝对值检波电路、线性度校正与差分放大电路、电平调整电路、V/F转换电路和V/F转换与单片机接口七个部分。5图3上述学者介绍的信号调理电路
7、实现的最主要功能是滤波和放大,但是若能对传感器输出电压减去初始值之后再进行放大,从而保证被放大的电压只对应位移变化部分,且从零点开始,则会使传感器检测到的物体位移变化的分辨力更清楚和直观。董维杰,高颖,崔玉国,朴柱宏[6]研究了压电叠堆迟滞特性曲线的微机自动采集系统。系统基本部分是微机和通用数据采集板PCI一818I,高压运放输出作为高压驱动电源。电涡流位移传感器和后续减法放大电路承担测微位移任务,一定程度上可替代昂贵的精密电容位移传感器,测得了不同驱动电压范围的执行器迟滞特性曲线。高驱动电压的产生如图4
8、。由12位D/A转换产生0~10V模拟信号,运放OP07和若干电阻组成1倍减法电路,将单极性电压变成双极性。高压运算放大器3583电源电压范围较宽,可达±50~±150V,输出电流可达75mA。3583连接为反相放大状态,设计放大倍数固定为一24。当D/A输出为0~10V时,高电压范围为一120~+120V;图4微位移测量电路如图5。电路选用高精度、低失调电压的运算放大器OP07。所有电阻选用0.1%精密绕线电阻,电路有电磁屏
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