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振动传感器信号调理电路设计及分析_三分飞艇登录

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1.控制电路的设计压电加速度计获得的冲击和振动信号必须经过电荷放大器的放大和处理。为了开发一种经济实用的电荷放大器,作者通过构造运算放大器芯片代替大量分立器件来优化设计,并设计了合适的滤波电路。1.1压电传感器等效电路图——压电传感器等效电路基于压电效应设计压电传感器,敏感元件采用压电材料。

一旦受到外力作用,压电材料表面就不会产生一些微弱的电荷。当压电传感器在脆性轴方向受力时,两个电极上产生极性相反的电荷,等于一个电荷源(静电发生器)。经过简化,得到如下方程:振动传感器信号调理电路的设计与分析。从上式可以看出,时间常数越大,电荷泄漏越慢,传感器的测量误差越小。

传感器和信号输出不应保持低绝缘电阻,以避免缓慢泄漏引起的电荷测量误差。1.2充电电压切换电路电路图二充电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多年当电池,使施工员饱和,需要将电阻R2并联到电容器C1上。另一个重要功能是引入DC负反馈,有效地感应运算放大器结构引起的输出偏置电压。

系统测试的下限截止频率为f=1/2R2C1,输出信号的截止频率为0.1Hz,电阻为R2=10。运算放大器DC电源输出端的电阻R1在维护电路和允许电流中起着重要作用。系统电容C1的主要功能是将传感器产生的电荷信号转换成电压信号,因此系统电容必须自由选择具有较低漂移、较低漂移温度和较低泄漏电阻的电容。

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图3不同材料对开关电路输入端系统电容温度特性的影响根据上图,作者自由选择聚苯乙烯电容,以增加环境变化引起的测量误差。图4隔离式电压缩放电路的设计由于电荷放大器的电压输入范围与之前的交流/DC转换器的输出范围并不完全一致,所以使用电压缩放电路来调整电压,使得U02的输出电压转换成交流电压信号U03。作者采用高阶低通滤波器对信号进行进一步处理,导致噪声信号和有效信号的混叠。作者比较了几种少见的滤波器:巴特沃兹滤波器、椭圆函数滤波器、贝塞尔滤波器等。

最后,LTC1569滤波器因其优良的相频特性而自由选择,信号在带内的输入延迟与通带的线性幅度特性基本相同。由LTC1569构成的低通滤波器,DC偏移输入偏差小,通带具有线性幅度特性,能保持信号无噪声,保证信号测量结果的准确性。图5低通滤波器虽然LTC1569滤波器可以获得高质量的滤波特性,但芯片滤波原理是基于电源电容效应,在输入端产生高频电源噪声。通过减少一个电源噪声,电源噪声被展开和过滤。

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加入两级低通滤波器后,LTC1569滤波器。图6噪声电源2噪声前后波形比较。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相连,以验证回波电路的正确性。线性数值标定测量系统获得的正弦扫描实验图像如下:图7压电传感器正弦扫描曲线利用信号发生器扫描调理电路测试。

得到图8右图中的通道频率响应曲线:图8使用标准电荷发生器作为电荷源模拟振动传感器的输入,并将其连接到测量电路以计算理论电压值。测量电压与理论值大致相同 3.摘要本文以压电传感器为研究对象,详细阐述了传感器的等效电路和调节电路,分析研究了调节电路关键元件的电容和滤波器,在作者考虑的范围内得出了合理的解决方案,并对该方案进行了测试,所得数据具有较高的精度。采集的振动信号数据为电路的可靠性和实用性提供了可靠的数据依据。|三分飞艇首页。

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