一種新型測振電路的製作方法

2023-12-04 09:54:21 2

本發明涉及一種新型測振電路，尤其是涉及一種用於對各類振動測量裝置上的測振電路，適用於工業旋轉機械各種振動監測保護系列儀表。

背景技術：

如今各行各業中的大中型旋轉機械設備（如火電、水電、冶金石化、軌道交通等行業中的汽輪機、水輪機、發電機、風機、水泵等旋轉設備）必須進行振動測量，以保證安全生產；

但是目前，這類關鍵的監測設備還都依賴進口產品，原因是國內很多振動監測裝置的可靠性、傳感器適應性、功能及精度不能滿足設備的要求；為此亟需一種能夠解決上述各類問題的新型測振電路，以應用到各類測振儀表中。

技術實現要素：

本發明的目的在於克服上述不足，提供一種適用範圍廣、可靠性以及精度高的新型測振電路。

本發明的目的是這樣實現的：

一種新型測振電路，所述新型測振電路包含有多個信號調理電路，多個信號調理電路的輸出端經第一通道控制模塊進行通道選擇後輸入第二通道控制模塊，第二通道控制模塊的多個輸出端分別經不同阻值的電阻後輸入信號處理電路；第一通道控制模塊起到信道通道選擇，第二通道控制模塊起到不同增益選擇調節。

本發明一種新型測振電路，多個信號調理電路包含有磁電式傳感信號調理電路、ICP壓電式加速度傳感信號調理電路、ICP壓電式速度傳感信號調理電路和電渦流傳感信號調理電路；

磁電式傳感器的信號輸入磁電式傳感信號調理電路的輸入端一，輸入端一經電阻連接至運算放大器一的反相輸入端，所述運算放大器一的同相輸入端經電阻接地，所述運算放大器一的輸出端經相互並聯的電阻和積分電容後接入運算放大器一的反相輸入端；所述運算放大器一的輸出端經耦合電容和電阻後接入運算放大器二的反相輸入端，所述運算放大器二的同相輸入端經電阻接地，所述運算放大器二的輸出端經電阻接入運算放大器二的反相輸入端，且運算放大器二的輸出端經相互串聯的電阻和電容後接入運算放大器二的反相輸入端，所述運算放大器二的輸出端經耦合電容和電阻後接入運算放大器三的反相輸入端，運算放大器三的同相輸入端經電阻接地，運算放大器三的輸出端經相互並聯的電阻和積分電容後接入運算放大器三的反相輸入端，所述運算放大器三的輸出端經耦合電容連接至輸出端一；

ICP壓電式加速度傳感器的信號輸入ICP壓電式加速度傳感信號調理電路的輸入端二，輸入端二經電阻連接至運算放大器四的反相輸入端，運算放大器四的同相輸入端經電阻接地，運算放大器四的輸出端經相互並聯的電阻和積分電容後接入運算放大器四的反相輸入端；所述運算放大器四的輸出端經耦合電容和電阻後接入運算放大器五的反相輸入端，所述運算放大器五的同相輸入端經電阻接地，所述運算放大器五的輸出端經電阻接入運算放大器二的反相輸入端，且運算放大器五的輸出端經相互串聯的電阻和電容後接入運算放大器二的反相輸入端，所述運算放大器五的輸出端經耦合電容連接至輸出端二；

ICP壓電式速度傳感器的信號輸入ICP壓電式速度傳感信號調理電路的輸入端三，輸入端三經電阻連接至運算放大器六的反相輸入端，運算放大器六的同相輸入端經電阻接地，運算放大器六的輸出端經相互並聯的電阻和積分電容後接入運算放大器六的反相輸入端；所述運算放大器六的輸出端經耦合電容連接至輸出端三；

電渦流傳感器的信號輸入電渦流傳感信號調理電路的輸入端四，輸入端四經電阻接地，且輸入端四經耦合電容和電阻連接至運算放大器七的反相輸入端，所述運算放大器七的同相輸入端經電阻接地；所述運算放大器七的輸出端經電阻接入運算放大器七的反相輸入端；所述運算放大器七的輸出端經耦合電容連接至輸出端四；

所述第一通道控制模塊的型號為MAX309；輸入端一、輸入端二、輸入端三和輸入端四分別連接至第一通道控制模塊的4腳、5腳、6腳和7腳，輸出端一、輸出端二、輸出端三和輸出端四分別連接至第一通道控制模塊的10腳、11腳、12腳和13腳；所述第一通道控制模塊的9腳連接至輸出端；

所述第二通道控制模塊的型號為MAX308；所述第一通道控制模塊的輸出端連接至第二通道控制模塊的8腳，所述第二通道控制模塊的4、5、6、7、9、10、11和12腳分別經不同阻值的電阻連接至信號處理電路的運算放大器八的反相輸入端，所述運算放大器八的同相輸入端經電阻接地，所述運算放大器八的輸出端經電阻接地，所述運算放大器八的輸出端經耦合電容連接至A/D轉換模塊後輸入微處理器。

本發明一種新型測振電路，所述新型測振電路還包含有傳感器故障自診斷電路，傳感器故障自診斷電路包含有第一運算放大器、第二運算放大器的和模擬開關，傳感器信號經電阻輸入第一運算放大器的反相輸入端，所述第一運算放大器的正相輸入端經電阻接地，所述第一運算放大器的輸出端經電阻連接至第一運算放大器的反相輸入端，所述第一運算放大器的輸出端連接至信號輸出端二，所述第一運算放大器的輸出端經電阻連接至第二運算放大器的反相輸入端，所述第二運算放大器的同相輸入端經電阻接地，所述第二運算放大器的輸出單經電阻接入第二運算放大器的反相輸入端，且第二運算放大器的輸出端連接至信號輸出端一；所述輸出端一和輸出端二分別連接至型號為MAX4649的模擬開關的2腳和8腳，所述模擬開關的1腳經電阻連接至信號輸出端，且信號輸出端對地連接有一濾波電容。

本發明一種新型測振電路，所述新型測振電路還包含有恆流源供電電路，所述恆流源供電電路採用型號為LM334的三端可調穩壓恆流源，用於對ICP壓電式傳感器進行供電。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

本發明在使用諸多傳感器如振動傳感器，如磁電式傳感器、ICP壓電式加速度傳感器、ICP壓電式速度傳感器、電渦流傳感器的時候，設置了傳感器通道自適應電路，利用第一通道控制模塊和第二通道控制模塊構成的傳感器通道自適應電路，在切換不同組合的調理電路的同時，也進行了各種增益檔位切換；即各種組合的調理電路會將處理完的電信號傳輸到後端放大調理電路進行處理，最後輸入到高精度TRMS信號處理電路中進行振動信號處理；高精度TRMS信號處理電路是基於AD536晶片實現的,這是一款轉換精度高、輸入範圍寬的TRMS處理晶片，可以適應幾V的交流電壓，可以有效的進行幹擾電壓的抑制處理，調高電路的可靠性。

附圖說明

圖1為本發明一種新型測振電路的通道選擇和信號處理電路的電路圖（圖中各個分部之間通過電氣標示相連接）。

圖2-1~2-4為本發明一種新型測振電路的信號調理電路的電路圖。

圖3為本發明一種新型測振電路的傳感器故障自診斷電路的電路圖。

圖4為本發明一種新型測振電路的恆流源供電電路的電路圖。

具體實施方式

參見圖1~4，本發明涉及的一種新型測振電路，所述新型測振電路包含有多個信號調理電路，多個信號調理電路的輸出端經第一通道控制模塊進行通道選擇後輸入第二通道控制模塊，第二通道控制模塊的多個輸出端分別經不同阻值的電阻後輸入信號處理電路；第一通道控制模塊起到信道通道選擇，第二通道控制模塊起到不同增益選擇調節；

具體的講，多個信號調理電路包含有磁電式傳感信號調理電路、ICP壓電式加速度傳感信號調理電路、ICP壓電式速度傳感信號調理電路和電渦流傳感信號調理電路；

磁電式傳感器的信號輸入磁電式傳感信號調理電路的輸入端一A1，輸入端一A1經電阻連接至運算放大器一的反相輸入端，所述運算放大器一的同相輸入端經電阻接地，所述運算放大器一的輸出端經相互並聯的電阻和積分電容後接入運算放大器一的反相輸入端；所述運算放大器一的輸出端經耦合電容和電阻後接入運算放大器二的反相輸入端，所述運算放大器二的同相輸入端經電阻接地，所述運算放大器二的輸出端經電阻接入運算放大器二的反相輸入端，且運算放大器二的輸出端經相互串聯的電阻和電容後接入運算放大器二的反相輸入端，所述運算放大器二的輸出端經耦合電容和電阻後接入運算放大器三的反相輸入端，運算放大器三的同相輸入端經電阻接地，運算放大器三的輸出端經相互並聯的電阻和積分電容後接入運算放大器三的反相輸入端，所述運算放大器三的輸出端經耦合電容連接至輸出端一B1；

ICP壓電式加速度傳感器的信號輸入ICP壓電式加速度傳感信號調理電路的輸入端二A2，輸入端二A2經電阻連接至運算放大器四的反相輸入端，運算放大器四的同相輸入端經電阻接地，運算放大器四的輸出端經相互並聯的電阻和積分電容後接入運算放大器四的反相輸入端；所述運算放大器四的輸出端經耦合電容和電阻後接入運算放大器五的反相輸入端，所述運算放大器五的同相輸入端經電阻接地，所述運算放大器五的輸出端經電阻接入運算放大器二的反相輸入端，且運算放大器五的輸出端經相互串聯的電阻和電容後接入運算放大器二的反相輸入端，所述運算放大器五的輸出端經耦合電容連接至輸出端二B2；

ICP壓電式速度傳感器的信號輸入ICP壓電式速度傳感信號調理電路的輸入端三A3，輸入端三A3經電阻連接至運算放大器六的反相輸入端，運算放大器六的同相輸入端經電阻接地，運算放大器六的輸出端經相互並聯的電阻和積分電容後接入運算放大器六的反相輸入端；所述運算放大器六的輸出端經耦合電容連接至輸出端三B3；

電渦流傳感器的信號輸入電渦流傳感信號調理電路的輸入端四A4，輸入端四A4經電阻接地，且輸入端四A4經耦合電容和電阻連接至運算放大器七的反相輸入端，所述運算放大器七的同相輸入端經電阻接地；所述運算放大器七的輸出端經電阻接入運算放大器七的反相輸入端；所述運算放大器七的輸出端經耦合電容連接至輸出端四B4；

所述第一通道控制模塊的型號為MAX309；輸入端一A1、輸入端二A2、輸入端三A3和輸入端四A4分別連接至第一通道控制模塊的4腳、5腳、6腳和7腳，輸出端一B1、輸出端二B2、輸出端三B3和輸出端四B4分別連接至第一通道控制模塊的10腳、11腳、12腳和13腳；所述第一通道控制模塊的9腳連接至輸出端COMB；

所述第二通道控制模塊的型號為MAX308；所述第一通道控制模塊的輸出端COMB連接至第二通道控制模塊的8腳，所述第二通道控制模塊的4、5、6、7、9、10、11和12腳分別經不同阻值的電阻連接至信號處理電路的運算放大器八的反相輸入端，所述運算放大器八的同相輸入端經電阻接地，所述運算放大器八的輸出端經電阻接地，所述運算放大器八的輸出端經耦合電容連接至A/D轉換模塊（型號為AD536）後輸入微處理器；

進一步的，所述新型測振電路還包含有傳感器故障自診斷電路，傳感器故障自診斷電路包含有第一運算放大器、第二運算放大器的和模擬開關，傳感器信號經電阻輸入第一運算放大器的反相輸入端，所述第一運算放大器的正相輸入端經電阻接地，所述第一運算放大器的輸出端經電阻連接至第一運算放大器的反相輸入端，所述第一運算放大器的輸出端連接至信號輸出端二CH2B，所述第一運算放大器的輸出端經電阻連接至第二運算放大器的反相輸入端，所述第二運算放大器的同相輸入端經電阻接地，所述第二運算放大器的輸出單經電阻接入第二運算放大器的反相輸入端，且第二運算放大器的輸出端連接至信號輸出端一CH2A；所述輸出端一CH2A和輸出端二CH2B分別連接至型號為MAX4649的模擬開關的2腳和8腳，所述模擬開關的1腳經電阻連接至信號輸出端CH2，且信號輸出端CH2對地連接有一濾波電容；（診斷過程是將CH2A和CH2B信號分別經過模擬開關後輸入微處理器進行電壓判斷，當電壓超過或者低於額定值時判定其已經出現故障）；該傳感器故障自診斷電路可以實現對傳感器的故障進行報警、旁路及保護，增強了測振裝置在安全生產的可靠性，並且該電路可以通過後續軟體進行自動和手動控制。

進一步的，所述新型測振電路還包含有恆流源供電電路，所述恆流源供電電路採用型號為LM334的三端可調穩壓恆流源，用於對ICP壓電式傳感器進行供電；該電路可以穩定的輸出4mA的恆流電源，保證了ICP傳感器的可靠工作。

另外：需要注意的是，上述具體實施方式僅為本專利的一個優化方案，本領域的技術人員根據上述構思所做的任何改動或改進，均在本專利的保護範圍之內。