[发明专利]悬浮轴反馈测量系统

说明书

技术领域

本发明涉及电子电路领域，具体地，涉及一种悬浮轴反馈测量系统。

背景技术

悬浮轴转动时稍微受到干扰就会产生微小的不稳定的振动，这种振动将影响悬浮轴的正常运动状态，因此，对悬浮轴的振动位移进行无干扰测试极其困难，如果再要求测振传感器灵敏度高、稳定性好、抗干扰能力强，实施起来则更加困难。目前，在非接触测振传感器的研究方面，主要有电涡流测振传感器和激光传感器。但是，电涡流测振传感器容易受到附近的电磁干扰和温度的影响，激光传感器成本高，稳定性差。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明公开了一种悬浮轴反馈测量系统。

本发明所述悬浮轴反馈测量系统，其特征在于，包括包围悬浮轴的光电编码器，所述光电编码器呈环状，以及安装在轴体内的第一传感器和安装在轴体旁侧的第二传感器，所述传感器均通过检测支路与差频计数器连接，所述检测支路包括与传感器连接的振荡器和与振荡器连接的闸门，还包括与闸门和差频计数器数据连接的单片机。

优选的，所述单片机为C8051F020。

优选的，所述第一传感器和第二传感器为电容传感器。

进一步的，所述电容传感器为导电介质电容传感器。

本发明所述悬浮轴反馈测量系统，实现了转动时对其振动位移的测量，同时，避免了对本身运动规律的干扰，而且采用差频测量、光电编码器控制等角度采样，提高了测量精度，消除了传感器调理电路电源波动、环境温度变化、分布电容的影响，还能屏蔽电磁干扰，保证了测量结果的可靠性。

附图说明

图1是本发明一种具体实施方式示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

本发明所述悬浮轴反馈测量系统，其特征在于，包括包围悬浮轴的光电编码器，所述光电编码器呈环状，以及安装在轴体内的第一传感器和安装在轴体旁侧的第二传感器，所述传感器均通过检测支路与差频计数器连接，所述检测支路包括与传感器连接的振荡器和与振荡器连接的闸门，还包括与闸门和差频计数器数据连接的单片机。

浮轴的振动位移测量电路由两部分组成：一方面利用导电介质电容传感器将悬浮轴振动位移的变化转换成电容量的变化；另一方面，利用反射式光电编码器实现悬浮轴转动的等角度采样，保证采样的精度。

利用改变电容极板面积S和极板之间距离d的方法，均可以达到改变电容量C的目的。选用变极距式电容传感器实现对悬浮轴的振动位移测量。为使传感器能将振动位移的变化转换成相应的电容量变化，使两者成单值函数关系，并保证悬浮轴在转动和受外界干扰时的真实运动状况不发生改变，导电介质传感器以悬浮轴本身作为电容器的动极板，采用温度对材料膨胀系数影响小的铜作为静极板。

光电脉冲编码器是一种旋转式脉冲发生器，它将机械转角变成电脉冲，可作为位置检测和速度检测装置。设计中利用反射式光电编码器实现了高精度的等转角采样，其输出为脉冲信号，脉冲个数与旋转位移有关。悬浮轴的转速是50rad／s，光电编码器采用等转角(2°)间隔采样，则每个采样周期约为t=111μs，即光电编码器输出频率为9kHz的脉冲信号。悬浮轴连续变化的振动信号转换过程为连续信号→离散信号，根据信号采样理论：若连续信号f(t)是有限带宽的，其频谱的最高频率为fm，则信号f(t)可以用等间隔的抽样值来唯一的表示，而最低抽样频率fs=2fm，即fs≥2fm。由于光电编码器的抽样频率fs=9kHz，因此，传感器能够测得的悬浮轴振动的最高频率fm<4.5kHz。

振荡器、差频计数器、控制电路、单片机共同组成信号处理系统。利用悬浮轴的振动位移与频率信号存在的函数关系，将传感器测量结果通过专门设计的振荡电路转换为频率信号，利用差频计数器进行控制计数，再经单片机处理，最终得到悬浮轴振动位移的大小。

电容传感器输出的电容变化量通过振荡器转换成便于测量的频率值，而且，要求电容量在几十pF的情况下，振荡器能输出高达30MHz的振荡频率，可以采用非对称式振荡电路。