基于PSD的转轴振动位移测量与分析.pdf

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1、2014年第33卷第9期传感器与微系统(T啪sducerandMicrosystemTechnologies)135DOI：10．13873／J．1000-9787(2014)09-0135-03基于PSD的转轴振动位移测量与分析孙小超，周文，李明涛，李菊香(西北机电工程研究所，陕西咸阳712099)摘要：针对脉冲发电机转轴高速旋转时振动位移的测量工作，以一维位置敏感探测器(PSD)作为传感器，C8051F040为微处理器，设计了一种转轴振动位移测量装置，该装置采用串口与上位机通信，上位机操作界面采用VB进行设计，对采集数据进行显示和分析；介绍了测量原理，从硬件和软件方面讨论了系统构成，

2、对实际测量信号进行了处理、计算和分析。实验测量表明：测试结果满足转轴振动位移测量要求。关键词：振动位移；一维位置敏感探测器；C8051F040；VB中图分类号：TP274文献标识码：A文章编号：1000-9787(2014)09-0135-03MeasurementandanalysisofvibrationdisplacementofaxisofrotationbasedonPSDSUNXiao-ehao，ZHOUWen，LIMing·tao，LIJu-xiang(NorthwestInstituteofMechanical&ElectricalEngineering，Xianyang

3、712099，China)Abstract：InordertomeasuFethevibrationdisplacementofaxisofrotationinhighspeed．akindofsh幽vibrationdisplacementmeasurementdeviceisdesigned，usingone—dimensionalpositionsensitivedetector(PSD)assensorandC8051F040asmicrocontroller．AserialportisusedtocommunicatewithupperPC，operationinterface

4、ofupperPCisdesignedwithVB，whichcandisplayandanalyzeoncollecteddatas．Measuringprincipleisintroduced，discusssystemarchitecturefromaspectsofhardwareandsoftware，actualmeasurementsignalisprocessed，computedandanalyzed．Experimentalmeasurementshowthatmeasurementresultcanmeetmeasurementrequiremenfofvibrat

5、iondisplacementofaxisofrotation，Keywords：vibrationdisplacement；oue—dimensionalPSD；C8051F040；VB0引言用J。空心脉冲发电机作为一种新型脉冲功率电源，通过旋本文采用一维PSD作为传感器，对高转速下转轴振动转发电机系统将惯性能转换为电能，集储能、机电能量转换位移进行了精确测量，为空心脉冲发电机转轴设计提供了和功率调节于一体，被认为是未来实战化电磁炮武器系统重要的依据。的首选电源j。空心脉冲发电机为了获取高储能密度，转1PSD结构及其工作原理子往往要被拖到高转速j，高转速下转轴振动位移的测量PSD的工作

6、原理基于横向光电效应，图1显示了其结构。PSD由三层构成，最上一层是P层，下层是N层，中对于空心脉冲发电机转轴材料的选取和设计具有重要的意间插入一较厚的高阻I层，形成P—I—N结构，此结构的特点义。高灵敏度光电位置敏感探测器(positionsensitivedetec—是I层耗尽区宽，结电容小，光生载流子几乎全部都在I层tor，PSD)是一种新型的光电器件，又称为坐标光电池，它耗尽区中产生，没有扩散分量的光电流，因此，响应速度比是一种非分割型器件，可将光敏面上的光点位置转换为电普通PN结光电二极管要快得多J。当PSD表面受到光照信号。PSD的主要特点是位置分辨率高、响应速度快、光谱射时

7、，在光斑位置处产生比例于光能量的电子一空穴对流过响应范围宽、可靠性高、处理电路简单，光敏面内无盲区，可P层电阻，分别从设置在P层相对的两个电极上输出光电同时检测位置的光强，测量结果与光斑尺寸和形状无流，和，2，由于P层电阻是均匀的，电极输出的光电流反关]。PSD能获得目标位置连续变化的信号，在位置位比于入射光斑位置到各自电极之间的距离，采用PSD的，1移、距离、角度和其相关量的检测中获得越来越广泛的应收稿日期：2Ol4_o6—121