專利名稱：一種旋轉(zhuǎn)物體壓力測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種壓力測(cè)量裝置，尤其是一種物體做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)能夠測(cè)量該物體表面壓力的測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
測(cè)量正在做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的物體的壓力參數(shù)以及變化趨勢(shì)在某些領(lǐng)域有非常重要的意義。例如汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的應(yīng)變特性、螺旋槳運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)物體表面壓力特性、車輪在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)的應(yīng)變力等。在現(xiàn)有技術(shù)中，靜態(tài)物體的各項(xiàng)參數(shù)我們很容易通過(guò)各種方法進(jìn)行測(cè)量，但是對(duì)于被測(cè)對(duì)象運(yùn)動(dòng)時(shí)的測(cè)量方法不是很理想，因?yàn)橥ǔ４藭r(shí)傳感器都必須安裝在需要測(cè)量的部位上，這一部位相對(duì)大地是運(yùn)動(dòng)的，而測(cè)量記錄儀器一般都固定在地面上，如何將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的傳輸?shù)降孛嫔鲜切D(zhuǎn)體測(cè)量的關(guān)鍵。
傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)使用模擬式集流環(huán)方法，當(dāng)物體旋轉(zhuǎn)時(shí)，旋轉(zhuǎn)體上的壓力傳感器感受其參數(shù)變化并用模擬電信號(hào)送到集流環(huán)，集流環(huán)將電信號(hào)通過(guò)摩擦傳遞給電刷，電刷再傳輸給地面上的測(cè)量設(shè)備。而此法對(duì)采集有許多不利因素，一是表面摩擦壽命有限而且輸出的是模擬信號(hào)，小信號(hào)采集誤差大；二是采用集流環(huán)會(huì)引起接觸噪聲，噪聲又會(huì)影響測(cè)試精度；三是各種干擾又使整體測(cè)試不穩(wěn)定。
針對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)存在的這一問(wèn)題《電子科技》2000年20期提供論文為《采集旋轉(zhuǎn)體動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)方法的研究》一文描述了一種遙測(cè)采集旋轉(zhuǎn)體動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)由傳感器、放大器、多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器、可編程編碼器、程序控制器、發(fā)射器、地面接收設(shè)備組成。旋轉(zhuǎn)體中間安置該系統(tǒng)的遙測(cè)發(fā)射部分，動(dòng)態(tài)絕壓傳感器被安置在被測(cè)旋轉(zhuǎn)體表面上用導(dǎo)線連接遙測(cè)發(fā)射部分。當(dāng)旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)時(shí)，動(dòng)態(tài)絕壓傳感器感受此點(diǎn)動(dòng)態(tài)特性。將被測(cè)旋轉(zhuǎn)體壓力瞬間模擬電壓值經(jīng)傳感器放大、多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字量再經(jīng)可編程編碼器和程序控制器調(diào)制編碼，由發(fā)射機(jī)將信號(hào)發(fā)射。地面接收設(shè)備進(jìn)行接收，將無(wú)線信號(hào)解調(diào)解碼后經(jīng)D/A變換，還原出瞬間電壓值再送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理。遙測(cè)采集旋轉(zhuǎn)體動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)系統(tǒng)將傳統(tǒng)的模擬量傳輸改為數(shù)字量傳輸具有精確度高的特點(diǎn)。但是遙測(cè)采集旋轉(zhuǎn)體動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)系統(tǒng)工作時(shí)由于被測(cè)物體轉(zhuǎn)動(dòng)而引起的表面溫度變化對(duì)傳感器測(cè)量精度影響很大，從而降低了系統(tǒng)的測(cè)量精度。另外當(dāng)傳感器輸出信號(hào)經(jīng)模擬量放大至超過(guò)2V時(shí)會(huì)出現(xiàn)非線性失真，這就限制了系統(tǒng)測(cè)量范圍。

發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種具有溫度補(bǔ)償電路和非線性補(bǔ)償電路，從而能夠提供較高測(cè)量精度和較大測(cè)量范圍的旋轉(zhuǎn)物體壓力測(cè)量裝置。
本實(shí)用新型由壓力傳感器、差動(dòng)放大器、運(yùn)算放大器、AD轉(zhuǎn)換器、數(shù)字信號(hào)處理器、射頻發(fā)射器、無(wú)線數(shù)字接收設(shè)備組成。其中壓力傳感器的輸出信號(hào)經(jīng)差動(dòng)放大器及運(yùn)算放大器放大后連接到AD轉(zhuǎn)換器，AD轉(zhuǎn)換器輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)字信號(hào)處理器后通過(guò)射頻發(fā)射器發(fā)射，由無(wú)線數(shù)字接收設(shè)備接收。其特征在于還具有溫度補(bǔ)償電路和非線性補(bǔ)償電路。溫度補(bǔ)償電路連接壓力傳感器，用于減小旋轉(zhuǎn)體運(yùn)動(dòng)時(shí)引起的溫度變化對(duì)壓力傳感器測(cè)量精度的影響。非線性補(bǔ)償電路連接到差動(dòng)放大器和運(yùn)算放大器，用于補(bǔ)償差動(dòng)放大器輸出電壓大于2V時(shí)產(chǎn)生的非線性失真。
作為本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選方案，所述溫度補(bǔ)償電路采用兩個(gè)負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻串聯(lián)后并接于壓力傳感器。
作為本實(shí)用新型的另一個(gè)優(yōu)選方案，所述非線性補(bǔ)償電路由兩個(gè)電阻、一個(gè)三極管和一個(gè)電容組成。所述三極管的集電極連接一個(gè)電阻，三極管的基極連接電容的陽(yáng)極和另一個(gè)電阻，三極管的發(fā)射極接地，電容的陰極接地。
本實(shí)用新型采用了溫度補(bǔ)償電路和非線性補(bǔ)償電路，能夠有效的提高傳感器測(cè)量精度和擴(kuò)大放大器工作范圍。同時(shí)本實(shí)用新型采用了通用元器件，價(jià)格低廉，通用性較好，對(duì)于旋轉(zhuǎn)物體的壓力測(cè)量有廣闊的應(yīng)用前景。


附圖1是根據(jù)本實(shí)用新型的旋轉(zhuǎn)物體壓力測(cè)量裝置原理方框圖。
附圖2是根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)物體壓力測(cè)量裝置電路圖。
具體實(shí)施方式
型號(hào)為SCA2095的集成電路U1與電容C1、電容C2的并聯(lián)電路集成了差動(dòng)放大器、運(yùn)算放大器兩個(gè)功能，集成電路U1的第16腳與電容C1、電容C2的陽(yáng)極一端并聯(lián)后連接5V電源。電容C1、電容C2的陰極一端并聯(lián)后接地。集成電路U1的第1腳接地。
溫度補(bǔ)償電路由負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻R1、負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻R2組成。型號(hào)為CYZ001的壓力傳感器G1的正信號(hào)輸入端A連接負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻R1的一端和集成電路U1的第4腳，正5V電源B連接負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻R1另一端和負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻R2的一端，C點(diǎn)接地，壓力傳感器G1的負(fù)信號(hào)輸入端D連接到負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻R2另一端和集成電路U1的第5腳。
非線性補(bǔ)償電路由電阻R4、電阻R5、NPN晶體三極管T1、電容C9組成。電阻R4一端連接集成電路U1的第10腳，另一端連接NPN晶體三極管T1的集電極，電阻R5一端連接集成電路U1的第11腳，另一端連接NPN晶體三極管T1的基極與電容C9的陽(yáng)極，NPN晶體三極管T1的發(fā)射極接地，電容C9的陰極接地。
型號(hào)為MSP430的集成電路U2與電容C3、電阻R3、晶體振蕩器IC1集成了A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)字信號(hào)處理器兩個(gè)功能。電阻R3一端連接集成電路U2的第16腳，另一端連接集成電路U2的第17腳。晶體振蕩器IC1一端連接集成電路U2的第18腳，另一端連接集成電路U2的第19腳。電容C3的一端與集成電路U2的第24腳以及5V電源連接，另一端接地。集成電路U2的第9腳連接集成電路U1的第13腳，集成電路U2的第2腳連接集成電路U1的第7腳。集成電路U2的第6腳接地。
型號(hào)為TRF4400的集成射頻電路U3與電容C4、電容C5、電容C6、晶體振蕩器IC2組成了射頻發(fā)射器。電容C4的一端連接集成電路U3第2腳和5V電源，另一端接地。電容C5的一端與集成電路U3第22腳連接，另一端連接發(fā)射天線。電容C6一端與集成電路U3第7腳連接，另一端通過(guò)晶體振蕩器IC2連接集成電路U3第8腳。集成電路U3第6腳接地。集成電路U3的第9腳連接集成電路U2的第4腳，集成電路U3的第10腳連接集成電路U2的第6腳，集成電路U3的第11腳連接集成電路U2的第7腳，集成電路U3的第12腳連接集成電路U2的第20腳。無(wú)線發(fā)射使用UHF頻段，系統(tǒng)工作在430MH的UHF頻段。發(fā)射方式采用FSK調(diào)制解調(diào)方式，發(fā)射器的帶寬為50KHZ，傳輸速率為9600kbps。
本實(shí)用新型可以采用工作在430MHZ的UHF頻段的所有無(wú)線數(shù)字接收設(shè)備。如WLAN802接收設(shè)備、NTX-2接收設(shè)備、AOI-701K接收設(shè)備等。本優(yōu)選實(shí)施例采用的是型號(hào)為WLAN 802的接收設(shè)備U4。
當(dāng)旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)時(shí)，連接溫度補(bǔ)償電路的壓力傳感器感受測(cè)量點(diǎn)的壓力參數(shù)，輸出信號(hào)至差動(dòng)放大器進(jìn)行差動(dòng)放大和整形以抑制共模電壓后經(jīng)運(yùn)算放大器放大到足夠的電壓，同時(shí)非線性補(bǔ)償電路對(duì)放大信號(hào)的失真進(jìn)行補(bǔ)償，之后由A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)進(jìn)入數(shù)字信號(hào)處理器，發(fā)射機(jī)將處理后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行調(diào)制與編碼并發(fā)射。地面上的無(wú)線數(shù)字接收設(shè)備進(jìn)行接收，將無(wú)線信號(hào)進(jìn)行解調(diào)與解碼，經(jīng)D/A變換，同步還原出瞬間電壓值在送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理。
權(quán)利要求1.一種旋轉(zhuǎn)物體壓力測(cè)量裝置，包括壓力傳感器、差動(dòng)放大器、運(yùn)算放大器、AD轉(zhuǎn)換器、數(shù)字信號(hào)處理器、射頻發(fā)射器和無(wú)線數(shù)字接收設(shè)備，壓力傳感器的輸出信號(hào)經(jīng)差動(dòng)放大器及運(yùn)算放大器放大后連接到AD轉(zhuǎn)換器，AD轉(zhuǎn)換器輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)字信號(hào)處理器后通過(guò)射頻發(fā)射器發(fā)射，由無(wú)線數(shù)字接收設(shè)備接收；其特征在于還具有溫度補(bǔ)償電路和非線性補(bǔ)償電路，溫度補(bǔ)償電路連接壓力傳感器，用于減小旋轉(zhuǎn)體運(yùn)動(dòng)時(shí)引起的溫度變化對(duì)壓力傳感器測(cè)量精度的影響；非線性補(bǔ)償電路連接到差動(dòng)放大器和運(yùn)算放大器，用于補(bǔ)償差動(dòng)放大器輸出電壓大于2V時(shí)產(chǎn)生的非線性失真。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)物體壓力測(cè)量裝置，其特征在于所述溫度補(bǔ)償電路采用兩個(gè)負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻串聯(lián)后并接于壓力傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)物體壓力測(cè)量裝置，其特征在于所述非線性補(bǔ)償電路由兩個(gè)電阻、一個(gè)三極管和一個(gè)電容組成；所述三極管的集電極連接一個(gè)電阻，三極管的基極連接電容的陽(yáng)極和另一個(gè)電阻，三極管的發(fā)射極接地，電容的陰極接地。
專利摘要一種旋轉(zhuǎn)物體壓力測(cè)量裝置，為克服現(xiàn)有技術(shù)測(cè)量精度不高、測(cè)量范圍過(guò)窄的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型在包括壓力傳感器、差動(dòng)放大器、運(yùn)算放大器、AD轉(zhuǎn)換器、數(shù)字信號(hào)處理器、射頻發(fā)射器和無(wú)線數(shù)字接收設(shè)備的基礎(chǔ)上采用溫度補(bǔ)償電路連接壓力傳感器，用于減小旋轉(zhuǎn)體運(yùn)動(dòng)時(shí)引起的溫度變化對(duì)壓力傳感器測(cè)量精度的影響。非線性補(bǔ)償電路連接到差動(dòng)放大器和運(yùn)算放大器，用于補(bǔ)償差動(dòng)放大器輸出電壓大于2V時(shí)產(chǎn)生的非線性失真。本實(shí)用新型能夠有效的提高傳感器測(cè)量精度和擴(kuò)大放大器工作范圍。同時(shí)由于采用了通用元器件，價(jià)格低廉，通用性較好，對(duì)于旋轉(zhuǎn)物體的壓力測(cè)量有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)G08C19/00GK2779517SQ20042008630
公開(kāi)日2006年5月10日 申請(qǐng)日期2004年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月3日
發(fā)明者金承信 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)