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張力儀用位移檢測傳感器的制作方法

文檔序號:11046064閱讀:843來源:國知局
張力儀用位移檢測傳感器的制造方法與工藝

本實(shí)用新型涉及一種用于計量位移的裝置,具體涉及一種張力儀用位移檢測傳感器。



背景技術(shù):

現(xiàn)在市場上流行的張力儀用位移檢測傳感器電路普遍沿用上世紀(jì)80年代的日本技術(shù),使用電感為基礎(chǔ)組成的信號發(fā)生器,主要因?yàn)橹圃旃に嚒⑦\(yùn)輸中的振動等的原因,繞制的線圈容易松動,造成電感值不穩(wěn)定,直接導(dǎo)致產(chǎn)生不穩(wěn)定的信號。這使得儀器的測試結(jié)果可靠性大大降低。在信號檢測方面普遍使用變壓器耦合的相敏檢波電路,同樣由于變壓器的電感值的不確定因素,這會造成產(chǎn)生信號的相位偏移,使測試結(jié)果的可靠性降低。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

為解決上述技術(shù)問題,本實(shí)用新型的目的在于:提供一種張力儀用位移檢測傳感器,提供頻率穩(wěn)定、幅值穩(wěn)定的、性能可靠的信號激勵源的同時減小輸出信號的噪聲及溫漂導(dǎo)致的誤差,提升儀器穩(wěn)定性。

本實(shí)用新型為解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:

所述張力儀用位移檢測傳感器,包括依次連接的正弦波產(chǎn)生電路、差分渦流位移檢測器、精密整流電路和阻容濾波電路,所述正弦波產(chǎn)生電路包括單片機(jī)和正弦波發(fā)生器,所述差分渦流位移檢測器包括兩個豎直共線固定的差分電感和兩個平衡電阻,每個差分電感串聯(lián)一個平衡電阻。

本實(shí)用新型的原理基于差分渦流傳感器的原理設(shè)計而成。由電渦流效應(yīng)原理可知,當(dāng)線圈中通以某個交變電壓Vin時,線圈周圍空間會產(chǎn)生交變磁場。設(shè)備使用時,兩個差分電感線圈之間放置一金屬片,金屬片表面產(chǎn)生感應(yīng)電渦流,受到電渦流效應(yīng)的影響,差分線圈的等效感抗將發(fā)生變化。當(dāng)金屬片向上移動時,上差分線圈的等效感抗將會減小,下差分線圈的等效感抗增大,因此兩平衡電阻的壓降Vo1,Vo2將會產(chǎn)生方向相反的變化,其變化差值ΔV=Vo1-Vo2與金屬片位移x成正比。差分放大電路實(shí)現(xiàn)Vo1-Vo2運(yùn)算并放大、去干擾處理,最后通過精密整流電路和阻容濾波電路把放大過的交流信號ΔV處理為直流信號Vo,且Vo與金屬片的位移值成正比;正弦波發(fā)生器選擇使用精密可編程信號發(fā)生器,例如,ML2037,芯片ML2037的SCLK,SDATA,SENABLE與單片機(jī)的I/O0,I/O1,I/O2相連,用于頻率控制字的信號傳輸,SHDN與I/O3相接,使單片機(jī)進(jìn)入低功耗模式,I/O4,I/O5與G0,G1相連,控制輸出波形幅值,為差分渦流位移檢測器提供頻率穩(wěn)定、幅值穩(wěn)定的、性能可靠的信號激勵源,提高設(shè)備精度。

其中,優(yōu)選方案為:

所述正弦波產(chǎn)生電路和差分渦流位移檢測器之間設(shè)置跟隨器,起隔離緩沖、提高驅(qū)動能力的作用。

所述差分渦流位移檢測器和精密整流電路之間設(shè)置差分放大電路,對差分渦流位移檢測器的輸出信號進(jìn)行差分放大處理。

與現(xiàn)有技術(shù)相比,本實(shí)用新型具有以下有益效果:

本實(shí)用新型以精密可編程信號發(fā)生器ML2037為基礎(chǔ)設(shè)計正弦波產(chǎn)生電路,為差分渦流位移檢測器提供頻率穩(wěn)定、幅值穩(wěn)定的、性能可靠的信號激勵源;以儀表放大器AD620作為差分放大電路核心元件,減小了輸出信號的噪聲,減小了因?yàn)闇仄鸬恼`差,使儀器穩(wěn)定性大大提高。

附圖說明

圖1實(shí)施例1電路原理圖。

圖2差分渦流位移檢測器使用狀態(tài)圖。

圖中:1、正弦波產(chǎn)生電路;2、差分渦流位移檢測器;3、精密整流電路;4、阻容濾波電路;5、跟隨器;6、差分放大電路;7、金屬片。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型實(shí)施例做進(jìn)一步描述:

實(shí)施例1:

如圖1所示,本實(shí)用新型所述張力儀用位移檢測傳感器,包括依次連接的正弦波產(chǎn)生電路1、差分渦流位移檢測器2、精密整流電路3和阻容濾波電路4,所述正弦波產(chǎn)生電路1包括單片機(jī)U1和正弦波發(fā)生器U2,所述差分渦流位移檢測器2包括兩個豎直共線固定的電感L1、L2和兩個平衡電阻R8、R9,差分電感L1串聯(lián)平衡電阻R8,差分電感L2串聯(lián)平衡電阻R9。

其中,正弦波產(chǎn)生電路1和差分渦流位移檢測器2之間設(shè)置跟隨器5,起隔離緩沖和提高驅(qū)動能力的作用;差分渦流位移檢測器2和精密整流電路3之間設(shè)置差分放大電路6,對差分渦流位移檢測器2的輸出信號進(jìn)行差分放大處理,差分放大電路6使用芯片AD620作為核心元件,其中芯片AD620的1,8腳需要一個電阻RG來調(diào)整放大倍率,RG按照公式RG=49.4/(G-1)計算,其中G是由差分渦流位移檢測器2輸出的差分信號的幅值大小決定的差分放大電路6的放大倍數(shù),RG單位是KΩ;芯片AD620的2,3引腳為差分輸入,6腳為輸出,5腳為參考基準(zhǔn),此引腳是為遠(yuǎn)距離傳輸信號時,消除地電位的不均等問題,實(shí)際上電路的輸出值是被疊加到VREF上的,一般使用時,此引腳時直接接地。需要注意的是:①當(dāng)芯片AD620使用+5V~-5V供電時,線性度只在+3.6V~-3.6V之間;②由于RG的作用是提供精確的增益控制,推薦使用0.1%的高精度電阻,同時為了保證增益的高穩(wěn)定性,避免高的增益漂移,應(yīng)選用低溫漂的電阻,推薦使用精密繞線電阻;③為獲得較高的共模抑制比(CMR),參考端應(yīng)連接低阻抗點(diǎn);④為了使模擬與數(shù)字噪聲隔離開來,應(yīng)采用分立的接地回路,使敏感點(diǎn)到系統(tǒng)地流過的電流為最小,并且這些接地點(diǎn)最后必須在某些點(diǎn)連接在一起。

本實(shí)用新型基于差分渦流傳感器的原理設(shè)計而成。由電渦流效應(yīng)原理可知,當(dāng)線圈中通以某個交變電壓Vin時,線圈周圍空間會產(chǎn)生交變磁場。如圖2所示,設(shè)備使用時,兩個差分電感線圈L1、L2之間放置一金屬片7,金屬片7表面產(chǎn)生感應(yīng)電渦流,受到電渦流效應(yīng)的影響,差分線圈L1、L2的等效感抗將發(fā)生變化。當(dāng)金屬片7向上移動時,上差分線圈L1的等效感抗將會減小,下差分線圈L2的等效感抗增大,因此兩平衡電阻R8、R9的壓降Vo1、Vo2將會產(chǎn)生方向相反的變化,其變化差值ΔV=Vo1-Vo2與金屬片7位移x成正比。差分放大電路6實(shí)現(xiàn)Vo1-Vo2運(yùn)算并放大、去干擾處理,最后通過精密整流電路3和阻容濾波電路4把放大過的交流信號ΔV處理為直流信號Vo,即Vo與金屬片7的位移值x成正比,整流過程使用經(jīng)典的精密整流電路3,輸入電壓只要大于等于1μv,精密整流電路3就會產(chǎn)生直流輸出電壓,達(dá)到精密整流的目的。

正弦波產(chǎn)生電路1輸出以2.5v直流電壓為中心振蕩的、振幅為2V的正弦波,正弦波發(fā)生器U2選擇精密可編程信號發(fā)生器,例如ML2037,芯片ML2037的SCLK,SDATA,SENABLE與單片機(jī)的I/O0,I/O1,I/O2相連,用于頻率控制字的信號傳輸,SHDN與I/O3相接,單片機(jī)進(jìn)入低功耗模式,I/O4,I/O5與G0,G1相連,控制輸出波形幅值。此信號發(fā)生器為差分渦流位移檢測器2提供頻率穩(wěn)定、幅值穩(wěn)定的、性能可靠的信號激勵源,提高設(shè)備精度。

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