悟空·综合体育官网入口：振动传感器信号调理电路设计及分析

时间：2024-12-20 03:12:01    点击量：377

本文摘要：1、控制电路设计压电加速度计取得的冲击和振动信号必须用电荷放大器展开缩放和处置，为了研究出有一种一种经济实用的电荷放大器，作者利用构建运算放大器芯片替换大量分立器件展开优化设计，并设计了适当的滤波电路1.1压电传感器等效电路图一压电传感器的等效电路压电传感器是基于压电效应设计的，敏感元件由压电材料做成，一旦受到外力作用，压电材料表面就不会产生一些很弱电荷。

1、控制电路设计压电加速度计取得的冲击和振动信号必须用电荷放大器展开缩放和处置，为了研究出有一种一种经济实用的电荷放大器，作者利用构建运算放大器芯片替换大量分立器件展开优化设计，并设计了适当的滤波电路1.1压电传感器等效电路图一压电传感器的等效电路压电传感器是基于压电效应设计的，敏感元件由压电材料做成，一旦受到外力作用，压电材料表面就不会产生一些很弱电荷。当压电传感器在脆弱轴方向受迫时，在两个电极上产生极性相反的电荷，这两个电极相等于一个电荷源(静电发生器)。

经过化简后获得如下等式：振动传感器信号调理电路设计及分析由上式由此可知，时间常数τ越大，电荷外泄越慢，传感器的测量误差就越小。传感器和信号输出不应维持低绝缘电阻，以避免较慢外泄引发的电荷测量误差。1.2电荷电压切换电路图二电荷电压切换电路运算放大器的输入电压范围为0.738~1.758 V。

为了防止电容器C1长年电池，使构建操作者饱和状态，必需在电容器C1并联相连电阻R2。另外一个最重要起到是引进直流负反馈，有效地诱导构建运算放大器引发的输出偏置电压。系统测试的较低截止频率为f=1/2πR2C1，输出信号的截止频率为0.1Hz，电阻为R2=10mΩ。

运算放大器直流电源输出的电阻R1在维护电路和容许电流中起主要起到。对系统电容C1的主要功能是将传感器产生的电荷信号切换为电压信号，因此对系统电容器必须自由选择较低飘移、较低飘移温度和低漏阻的电容。图三有所不同材料对系统电容的温度特性对开关电路输入的影响根据上图作者自由选择了聚苯乙烯电容器，增加环境变化引发的测量误差。

图四隔绝电压缩放电路设计因为电荷放大器的电压输入范围与先前AC/DC变换器的输出范围不完全一致，所以使用电压缩放电路来调节电压，使U02输出电压转换成交流电压信号U03。作者利用高阶低通滤波器对信号展开更进一步处置，诱导噪声信号和有效地信号的混叠。作者将少见的滤波器： Butterworth滤波器、椭圆函数滤波器、Bessel型滤波器等展开了对比，最后自由选择了LTC1569滤波器，因为其优良的相频特性而且信号在带上内的输入延后与通带的线性振幅特性基本相同。由LTC1569构成的低通滤波器的直流偏置输入偏差较小，通带具备线性振幅特性，可以维护信号不杂讯，确保信号测量结果的准确性。

图五低通滤波器虽然LTC1569滤波器可以获取高质量的滤波器特性，但芯片滤波原理是基于电源电容效应，在输入末端产生高频电源噪声，通过减少一个电源噪声对电源噪声展开滤波通过加到一个二级低通滤波器后LTC1569滤波器。图六杂讯电源噪声前后波形的较为2、实验结果与分析包括振动信号调理电路的测量系统首先将压电传感器与调幅电路连接起来，以检验回声电路的正确性，通过线性数值标定的测量系统获得的正弦扫瞄实验图像如下：图七压电传感器正弦扫频曲线利用信号发生器对调理电路测试展开扫瞄，获得了如图八右图的信道频率响应曲线：图八频率响应曲线用标准电荷发生器作为电荷源仿真振动传感器的输入，并将其相连到测量电路上，计算出来理论电压值，所测电压与理论值大致相同，调理电路的测量误差大于1%，需要符合振动信号测量精度的拒绝，并能精确地测量振动信号。3、总结本文以压电传感器为研究对象，详尽讲解了传感器等效电路和调节电路，并对调节电路关键部件的电容和滤波器展开了分析和研究，得出了作者所考虑到范围内的合理解决方案，并对该方案展开了测试，取得的数据具备较高的精度，所收集的振动信号数据为该电路的可靠性与实用性获取了可信的数据反对。

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