[实用新型]一种基于激励信号的微变位移精密测量电路

说明书

一种基于激励信号的微变位移精密测量电路，按信号传输顺序依次包括以下模块：一、正弦波产生电路；二、差动式感应线圈，将磁芯的位移转换成电信号；三、高共模抑制比差动放大器，将次级感应线圈的小信号放大并抑制共模信号；四、正相放大和反相放大电路，将前级的放大信号再次放大；五、双端输入转单端输出；六、精密全波整流，将信号整流成直流电压信号，该信号正比于感应线圈中的磁棒位移量；七、二阶低通滤波，将脉动直流信号变成平滑的直流电压，同时滤除高频信号，只保留测量的低频直流信号；八、A/D采样及CPU处理和显示。本实用采用激励信号驱动，不受电磁干扰，大大提高测量信号的抗干扰能力。

技术领域

本实用属于测量控制、自动控制、闭环控制系统的一个分支，主要是解决微小位移的高精度测量,具体为一种基于激励信号的微变位移精密测量电路。

背景技术

传统的位移测量存在磨损、精度低、测量响应慢，特别是采用滑动变阻的由于存在触点，会造成测量数据不稳定，且受外界振动影响。

实用新型内容

为了使实际生活中精密设备的微小位移的高精度测量，实现不受外界信号干扰的目的，本实用提供一种基于激励信号的微变位移精密测量电路，按信号传输顺序依次包括以下电路：一、正弦波产生电路,产生稳定可靠的100K正弦波激励信号；二、差动式感应线圈，将磁芯的位移转换成电信号；三、高共模抑制比差动放大电路，将次级感应线圈的小信号放大并抑制共模信号，提高信噪比；四、正相放大和反相放大电路，将前级的放大信号再次放大，以提高测量分辨率；五、双端输入转单端输出；六、精密全波整流，将信号整流成直流电压信号，该信号正比于感应线圈中的磁棒位移量；七、二阶低通滤波，将脉动直流信号变成平滑的直流电压，同时滤除高频信号，只保留测量的低频直流信号；八、A/D采样及CPU处理和显示，对直流电压信号进行模数转换由CPU读取后送LCD12864液晶显示。

该基于激励信号的微变位移精密测量方法包括以下步骤：

第一步：由正弦产生电路产生100K左右的激励振荡信号，此信号频率太低会易受干扰，频率太高会激励效果不好，在100K-200K之间为最佳；

第二步：由第一步产生正弦信号输入到差动式感应线圈的初级，次级两组线圈接成同名端相连的差动方式，这样当线圈内的磁芯轴向移动时就在次级线圈产生感应电动势，该电动势正比于磁芯的位移量；

第三步：由第二步产生的信号送到高共模抑制比放大电路，本电路输入采用两组电压跟随器方式，具有很高的输入阻抗，经差动放大，一方面将小信号放大，另一方面由于是差动方式，可以很好的抑制共模信号，大大提高信噪比；

第四步：由第三步产生的一次放大信号经过正反相放大电路后输出更大幅度的信号电压，前级信号在本级中分两路：一路送正向放大，另一路送反相放大，最后输出经放大的差分信号；

第五步：由第四步产生的双端输出信号转换成单端输出；

第六步：由第五步输出的单端信号经精密全波整流电路后，转换成脉动的直流电压信号，本级电路将零轴下的波形全部倒相到零轴以上，供后级再处理,可以减少信号的脉动，使输出更平滑；

第七步：由第六步产的信号经二阶低通滤波后，将高频信号去除，只保留与测量信号相关的低频信号，并将低频信号滤波成平滑的直流电平,使后级模数转换的数据更平稳；

第八步：由第七步产生的直流电压信号经CPU内部的12位A/D模数转换电路，输出被测信号的电压值，最后由CPU送LCD12864作测量显示。

本实用采用激励信号驱动，不受电磁干扰，大大提高测量信号的抗干扰能力，且信噪比大，响应速度快，测量精度高，受外界信号干扰小，线性度好，使用寿命长，环境适应性强。

附图说明

图1为本实用整体电路原理图。

图2为本实用工作流程图。