傳感器原理及工程應用設計(編輯修改稿)
2025-07-11 13:09 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 （ 5） 所以兩個壓電傳感器輸出的電荷分別為 : )s in (2 121331 HXtXmdQ ?? （ 6） )s in (2 222332 HXtXmdQ ?? （ 7） 傳感器輸出電容為 : tEPDC 2 2? （ 8） 式中 : E= 1 500* 1110? F /m為壓電陶瓷片的介電常數(shù) D = 16mm為壓電陶瓷片直徑 。 t= 1 mm 為壓電陶瓷片 厚度 。 故代入公 式 tEPDC 2 2? 中， 得 C= 6. 03 nF。 9 2 系統(tǒng)組成 2. 1 傳感器安裝位置設計 雙面動平衡測量中 , 作為測振元件的兩個傳感器的測量值之間相互關(guān)聯(lián) , 相互制約。每個傳感器的測量值均受兩個校正平面上不平衡離心力共同影響 ,單個校正平面上的校正質(zhì)量須通過平面分離方程對兩個傳感器的測量值解耦獲得。對于常規(guī)的待測工件 ,其左右校正平面位于兩支中間的簡支梁結(jié)構(gòu)形式或左右校正平面位于兩支承外側(cè)的外懸結(jié)構(gòu)形式的動平衡測量系統(tǒng) , 兩傳感器安裝在不同測量平面 , 其承受的動態(tài)載荷力相差很大 , 而且周圍環(huán)境諸如噪聲、溫度和濕度等對傳感器的影響不同。關(guān)聯(lián)程度越高對測量結(jié)果的影響越大 , 則平面分離程度越低。以圖 2( a)所示的外懸結(jié)構(gòu)形式為例進行說明。設 : )()c o s (2 tvXtRmXF ?? （ 9） 式中 : m 為不平衡質(zhì)量 。 RmX2 為不平衡質(zhì)量引起的離心力 。 X為轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角速度 。 v( t)為各種噪聲及其它干擾。根據(jù)力矩平衡關(guān)系得到兩傳感器受到的載荷力分別為 : 22211 )]()c o s ([ LtvXtRmXFLLF ??? （ 10） ))](()c o s ([)( 1122112 LLtvXtRmXLLFLF ????? （ 11） 由式 ( 10)和式 ( 11)可知 , 各種噪聲和干擾對兩個傳感器的影響差別很大 , 導致兩傳感器的靈敏度變化不一致 , 長此以往 , 兩傳感器的性能差別變大 , 導致測量的重復性降低和一次不平衡降低率增加。綜上所述 , 將兩個傳感器安裝在同一測量平面內(nèi) , 如圖 2( b)所示。分別測量主軸套筒相對于橫梁的動態(tài)載荷力以及橫梁相對于機座的動態(tài)載荷力 , 這樣噪聲和干擾對在同一測量平面內(nèi)傳感器的力矩作用相同。這種安裝方式下可以保證噪聲、溫度和濕度等環(huán)境因素對于兩個傳感器的影響基本相同 , 其靈敏度和性能變化一致 , 從而保證了系統(tǒng)的測量精度。 10 圖 2 傳感器安裝示意圖 Fig. 2 The installation of transducer 11 I. 根據(jù)測量原理構(gòu)成的以 8098 單片機為核心的動平衡測量系統(tǒng)如圖所示。振動傳感器測出支承上的動載荷 , 經(jīng)振動信號處理電路放大、濾波 , 得到與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動同頻率的正弦信號和方波信號送 8098 單片機 , 完成振動信號的幅值和相位測量。光電傳感器測出轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速信號 , 經(jīng)光電信號處理電路進行信號變換、鎖相倍頻后 , 分別送振動信號處理電路和8098 單片機 , 前者用于跟蹤濾波 , 后者用于測量振動信號的頻率 ( 轉(zhuǎn)速 ) 及振動信號的幅值、相位。根據(jù)這些測量值 , 由軟件計算 出 左、右校正面不平衡量的大小和相位 , 送 LED數(shù)碼顯示器顯示。 動平衡測量系統(tǒng)組成框圖 12 3 信號調(diào)理電路設計 傳感器信號的條例電路 雖然壓電傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高及頻率特性好的特點 , 比較適合動態(tài)測量。但由于其線性范圍較窄、輸出阻抗較高、輸出電壓微弱。為保證動平衡測量的精度 , 對信號調(diào)理電路的設計提出了更高的要求。信號調(diào)理電路主要對兩個壓電傳感器輸出的信號進行電荷放大 , 濾波 , 最后送入微處理器的 A /D。兩個傳感器的信號調(diào)理電路基本相同 , 現(xiàn)僅對其中一個傳感器的信號調(diào)理電路進行設計分析 , 如圖 3所示 。 圖 3 傳感器信號調(diào)理電路 Fig. 3 Signal conditioning circuit of the transducer 為保證調(diào)理電路具有較好的放大、選頻濾波特性。選用寬帶寬、高頻響的 LMC660集成運放。它具
畢業(yè)設計相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1