傳感器原理及工程應(yīng)用設(shè)計(參考版)
2025-06-09 13:09本頁面
【正文】 為了提高測量精度 , 軟件還 必須完成“標準轉(zhuǎn)子”補償、幅頻特性補償、數(shù)字濾波等。定標完成后 , 將影響系數(shù)及其類別號送 EEROM 保存。 LLP? 由此即可求得 LLa? 、 RLa? 。方法如下 : 先測得左右初始振動 LOF? 、 ROF? , 然后 , 只在左校正面試加重 LLP? , 測得左、右振動分別為 LLF? 、 RLF? , 則 LLP? 引起的振動量為 △ LLF? = LLF? LOF? △ RLF? = RLF? ROF? 由于轉(zhuǎn)子 — 支承系統(tǒng)可近似看作一個線性系統(tǒng) , 將 LF? = △ LLF? 、 RF? = △RLF? 、 LP? = LLP? 、 RP? = 0 代入式 ( 1— 1) 中得 : △ LLF? = LLa? 連續(xù)測量一個周期的振動信號輸入值 , 求得其最大值 , 即可測得振動信號的幅值。 4. 2 振動信號的幅值測量 8098 片內(nèi)包含一個 4 通道模擬多路轉(zhuǎn)換開關(guān)、采樣保持器和 10 位 A/ D 轉(zhuǎn)換器 , 振動信號由 ACH4 ( P0. 4) 輸入到 8098 內(nèi)部進行 A/ D 轉(zhuǎn)換。根據(jù) CN CN CN I N I N 2, 可按 17 下式計算出轉(zhuǎn)速 n 和相位 Φ : m i n)/()1265536*1( 10*60 6 rtpCNCNINn ??? πΦ 2*1265536*1 1365536*2 CNCNIN CNCNIN ?? ??? （ rad） 式中 , tp 為定時器 1 一個計數(shù)單位 對應(yīng)的時間 ( s) 。 HSI. 0 相鄰兩次中斷之間及 HSI. 0 中斷與隨后的 HSI. 1 中斷之間 , 定時器 1都有可能產(chǎn)生溢出。在 8098 中 , HSI 時間寄存器的值取自內(nèi)部定時器 1。 2) HSI. 0 中斷處理時 , 記下 HSI. 0 相鄰兩次中斷時刻的 HSI 時間寄存器讀出值 CN 1 和 CN 2, 以及定時器 1 的溢出中斷次數(shù) IN 1。工作流程如圖 4— 1 所示。 4 軟件設(shè)計 以單片機為核心的動平衡測量系統(tǒng)的突出特點是用軟件實現(xiàn)了常規(guī)動平衡儀中用硬件實現(xiàn)的許多功能。 3. 4 8098 單片機系統(tǒng) 8098 單片機系統(tǒng)除 8098 芯片外 , 還需擴展 EPROM、 RAM、 EEROM、鍵盤和顯示器。 3. 3 光電信號處理電路 該電路主要由光電隔離、整形和鎖相倍頻組成 ,如圖 3— 1 所示。它與其它跟蹤濾波器相比 , 具有穩(wěn)定性高、結(jié)構(gòu)簡單、易于整定等優(yōu)點。為了得到有用信號 , 一類方法是用硬件進行帶通跟蹤濾波 , 另一類方法是用快速富里葉變換 ( FFT ) 技術(shù) ,將時域采樣到的振動信號 , 進行時域 — 頻域變換 , 求得其頻譜 , 并從中選出 f 0 譜線 , 它就是動不平 15 衡所引起的振動信號 [ 1] 。 3. 2 振動信號處理電路 該電路由有源低通濾波、程控放大、帶通跟蹤濾波和過零檢測 4 部分組成 , 如圖3— 1 所示。將信號零點提升到 2. 25 V, 即 1 /2的 A /D 參考電壓 (Vref= 4. 5 V )。 3A ( LMC660)、 4R 、 5R 二級放大 , 傳輸特性為 : 452 ??? RRA (13) 由于微處理器中 A /D 的參考電壓為 4. 5 V, 要求其轉(zhuǎn)換的 輸入信號電壓大小在0~ 4. 5 V 之間 , 因此 , 需要對傳感器輸出的信號進行電平移位 , 轉(zhuǎn)化為 0~ 4. 5 V之間的電壓信號。 14 圖 4 帶通濾波幅頻特性圖 Fig. 4 Amplitude / frequency characteristic of band2pass filter 由圖 4可知 , 設(shè)計電路的中心頻率 HzPPXf ??? ， 對應(yīng)轉(zhuǎn)速 216 r/min。故在設(shè)計 帶通濾波器時 , 中心頻率 f0 設(shè)為 3. 67H z。為將微弱不平衡信號從強干擾信號中提取出來 , 選擇帶通濾波器處理電荷放大器的輸出信號。壓電傳感器輸出電荷為 : FdQ 332? （ 10） 忽略傳感器固有電容、電纜電容等分布電容 , 電荷放大器的輸出電壓 : 233202 C FdCQUU ??? （ 11） 第二級為選頻電路。但同時 , fC 漏電阻的影響也隨之增大 , 另外 , 阻值太大的 fR 也會造成運算放大器零點及增益的不穩(wěn)定。壓
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