钢球振动测量仪电气系统的设计

2013-09-09 13:15:09来源: 21ic
随着微电子技术的发展,出现了许多功能强大的集成电路芯片,这些芯片往往可以将一个完整功能的电路集成到一个芯片上,或将几个相关功能的电路甚至整套的测控电路集成到一个芯片上。在现代仪器的开发设计中,应尽可能地采用集成化器件。钢球振动测量仪的电气系统设计,充分采用了高集成度的芯片去简化电路或电路设计,利用了集成状态变量滤波器;集成化真有效值、对数转换器;集成函数发生器等,提高了仪器电气系统的性能,降低了成本。

1 工作原理

被测钢球通过不同胎具固定在高精度主轴上旋转,加速度传感器与被测钢球表面接触,并拾取钢球表面因波纹而产生的微弱振动信号。此信号经电荷放大器放大后,通过170~400Hz或400~800Hz带通滤波器,再送至有效值、对数电路,最后经表头指示出被测钢球的波纹振动值,其振动值的大小用分贝值度量。该仪器设有自校电路,其电路产生260Hz与520Hz正弦波信号,用于随时校准。电气系统的测量原理如图1所示。


图1 电气系统的测量原理框图

2 主要单元电路的设计

2.1 前置放大电路

钢球振动测量仪的拾振器为压电式加速度型传感器。该类传感器的结构形式有3种:周边压缩式、中心压缩式及剪切式。从性能和经济的角度考虑,选用YD-12型中心压缩式传感器。该型传感器的压电片和质量块与外壳隔离,对基座应变引起的误差和横向灵敏度均较小,比周边压缩式传感器的抗环境干扰能力强。

与压电元件配套的测量电路的前置放大器电路有两种形式:一是用电阻反馈的电压放大器,其输出电压与输入电压(即传感器的输出)成正比;另一种是带电容反馈的电荷放大器,其输出电压与输入电荷成正比。电压放大器与电荷放大器相比,电路简单,但易受外界干扰影响,并且电缆分布电容对传感器测量精度影响很大,而电缆的分布电容量则与导线种类和长度有关,在测量中如果更换电缆,则必须对前置放大器的倍率重新进行调整;电荷放大器的输出电压与传感器的电荷量成正比,对电缆长度变化的影响几乎可以忽略不计,所以在此测量系统中采用电荷放大器作为前置放大电路。电荷放大器是一个高增益的电容反馈放大器,其基本电路如图2所示,虚线框内为传感器等效电路。


图2 电荷放大器基本电路框图

输出幅值

式中 
Q-传感器电荷量
Ca-传感器电容量
Ra-传感器阻值
Cf-电荷放大器反馈电容
Rf-电荷放大器反馈电阻
A-运算放大器的增益

输出电压取决于Q和Cf。为了得到必要的测量精度,要求Cf的温度和时间稳定性要好。
[1] [2]

关键字:钢球振动  测量仪  电气系统  状态变量  滤波器

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2013/0909/article_7779.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。
论坛活动 E手掌握
微信扫一扫加关注
论坛活动 E手掌握
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
推荐阅读
全部
钢球振动
测量仪
电气系统
状态变量
滤波器

小广播

独家专题更多

富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
馆内包含了 纵览FRAM、独立FRAM存储器专区、FRAM内置LSI专区三大部分内容。 
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
 
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
 
电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2016 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved