【文章內(nèi)容簡介】 及公差要嚴格控制。 （ 2）在 Z 軸方向測量部件周圍盡量少使 用金屬部件。 （ 3）在使用中注意傳感器的有效測量范圍，在測量時應(yīng)將被測物體至于測量范圍之內(nèi)。 （ 4） 由于滑槽開在外圍壁上，故而當(dāng)外壁受損或發(fā)生變形時將會影響傳感器精度，因此使用傳感器時應(yīng)注意安裝位置，避免其受到擠壓，沖擊，震動等影響。 方案與結(jié)構(gòu)優(yōu)化 ： （ 1）在老師的指導(dǎo)下得知，滑槽的加工比較困難，無法保證其精度，故而改為圓柱導(dǎo)軌 ,導(dǎo)軌兩端用沉頭螺釘固定。結(jié)構(gòu)如圖 101 西安工業(yè)大學(xué)工程測試課程設(shè)計 第 9 頁 共 24 頁 圖 101 （ 2）考慮到差動變壓器式傳感器電路較復(fù)雜 ，故而將 Z 方向位移的測量也換為 PSD，結(jié)構(gòu)如圖 102： 圖 102 附圖：機械本體設(shè)計的三視圖 西安工業(yè)大學(xué)工程測試課程設(shè)計 第 10 頁 共 24 頁 第三章 電路設(shè)計 在前面的設(shè)計中已經(jīng)介紹了電路部分的總體設(shè)計放大電路， AD 轉(zhuǎn)換器，STM32F103 微控制器， RS485 接口及與其對應(yīng)的接口電路。 PSD介紹及電路 PSD（ Position Sensitive Detectors）是一種 能測量光點在探測器表面上連續(xù)位置的光學(xué)探 測器。 PSD 由 P 襯底、 PIN 光電二極管及表面電阻組成。與 CCD 探測器相比，PSD 有諸多優(yōu)點，如位置分辨率高，響應(yīng)速度快和處理電路簡單等。另外，位置信號與落在探測器上的光斑形狀無關(guān)。 特點 ●位置分辨率高 西安工業(yè)大學(xué)工程測試課程設(shè)計 第 11 頁 共 24 頁 ●光譜響應(yīng)寬 ●響應(yīng)速度快 ●位置和光強同時測量 ●不受光斑的約束 ●可靠性高 應(yīng)用范圍 ●光學(xué)位置和角度的探測 ●光學(xué)遙測系統(tǒng) ●位移和振動測量 ●激光對中和準直 ●距離測試 ●人類運動 姿態(tài)分析 工作原理與 PSD 特點 1 結(jié)構(gòu) PSD 由在平面硅襯底上的三層組成： P型層在表面， N 型層在另一面， I層在它們中 間。落在 PSD 上的入射光轉(zhuǎn)換成光電子后由 P 型層上，兩端電極探測并形成光電流。 2 原理 當(dāng)一束光落在 PSD 上，相應(yīng)于光能量的電荷 在入射點產(chǎn)生，電荷通過 P型電阻層被電極收集。 P 型層 是均勻一體的電阻層，被電極收集到的光電流與 入射點和電極間距成反比。 由此可得出如下公式： I1 和 I2 是電極的光電流， L和 I0 分別代表電極間距和總光電流。 西安工業(yè)大學(xué)工程測試課程設(shè)計 第 12 頁 共 24 頁 原理電路 經(jīng)過對比參數(shù)，我們小組最終選擇了上海歐光的 HY0202（ 2DPSD）型的 PSD 有效光敏面 15 15mm 分辨率 1μ m 光譜響應(yīng)范圍 380～ 1100nm 響應(yīng)時間 s 工作溫度 10～ 60℃ 放大電路設(shè)計 根據(jù) PSD 電路原理圖本次采用運用最簡單的運算放大電路，采用兩次反相輸入將 PSD 中的電 流信號放大時從正向 反向 正向的變換。從而將電路放大了 2 次。 西安工業(yè)大學(xué)工程測試課程設(shè)計 第 13 頁 共 24 頁 運算放大原理圖 設(shè)計放大電路圖 A/D轉(zhuǎn)換器的選擇與設(shè)計電路 在我們所測控的信號中均是連續(xù)變化的物理量，通常需要用計算機對這些信號進行處理，則需要將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字量， A/D 轉(zhuǎn)換器就是為了將連續(xù)變化的模擬量轉(zhuǎn)換成計算機能接受的數(shù)字量根據(jù) A/D 轉(zhuǎn)換器的工作原理，常用的 A/D 轉(zhuǎn)換器分為 2種，雙積分式 A/D 轉(zhuǎn)換器和逐次逼近式的 A\D轉(zhuǎn)換器。隨著信息技術(shù)和計算機技術(shù)的高速發(fā)展，數(shù)字信號處理技術(shù)已逐漸成為一門主流技術(shù)，并在許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。再加上光纖通信技術(shù)和傳感技術(shù)的日趨成熟完善，使得研制新型的電力互感器成為可能。 在本次設(shè)計系統(tǒng)中，為了將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，采用的是電子式互 感器是一種利用現(xiàn)代數(shù)字處理和光纖通信技術(shù)來實現(xiàn)電力系統(tǒng)電壓、電流測量和保護的新型互感器裝置。 ADS8344 是 TI公司生產(chǎn)的 8通道、 16位、高精度、低功耗 A/D轉(zhuǎn)換芯片。 TMS320LC545 是 TI 公司生產(chǎn)的 16 位、低功耗、高速 DSP 芯片。 、電子式互感器高壓側(cè)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng) 電子式互感器高壓側(cè)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)主要由信號預(yù)處理、 A/D 轉(zhuǎn)換、 DSP主控和 E/O 轉(zhuǎn)換四部分組成。信號預(yù)處理部分接收各種傳感頭測量的模擬信號并對其進行一些預(yù)處理。比如： Rogowski 線圈感應(yīng)的電動勢需經(jīng)一積分器變換成 西安工業(yè)大學(xué)工程測試課程設(shè)計 第 14 頁 共 24 頁 與一次電流同 相位成正比的電壓信號 。傳感頭測量的模擬信號必須經(jīng)過調(diào)壓，且要考慮一定的裕度，使其符合 A/D 芯片模擬通道的允許輸入范圍。 A/D 轉(zhuǎn)換部分主要是在 DSP主控芯片的控制下實時將模擬信號變換成數(shù)字信號。 E/O 轉(zhuǎn)換部分是將數(shù)字信號經(jīng)過調(diào)制變成光脈沖信號，然后由光纖傳輸?shù)降蛪簜?cè)。 、 ADS8344 的主要特點 、 ADS8344 的結(jié)構(gòu)特點 ADS8344 是一個高速、低功耗、 16 位逐次逼近型 ADC，采用 至 5V單電源供電，最大采樣速率為 100kHz，信噪比達 84dB?帶有串行接口，它包含 8個單端模擬輸入通道 (CH0～ CH7)?也可合成為 4個差分輸入。 100kHz 時的典型功耗為 10mV。參考電壓 VREF 的范圍從 500mV 到 VCC，相應(yīng)的每個模擬通道的輸入從 0V 到 VREF。自帶采樣 /保持功能，采用 20 引腳 QSDP 封裝或 20 引腳 SSOP 封裝，工作溫度范圍為 40℃～ +85℃。該芯片適合應(yīng)用在電池供電系統(tǒng) (如個人數(shù)字助