大量程亞微米級高精度lvdt位移傳感器的信號轉換器的製造方法
2023-04-23 00:57:16 1
大量程亞微米級高精度lvdt位移傳感器的信號轉換器的製造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種大量程亞微米級高精度LVDT位移傳感器的信號轉換器，包括LVDT位移傳感器、亞微米級高精度的信號轉換器及PC機；所述LVDT位移傳感器依次與交流放大器、同步取樣器、有源濾波器、高增益直流放大器、A/D轉換器、單片機連接；所述單片機與激勵信號發生器連接；激勵信號發生器連接同步取樣脈衝發生器，所述同步取樣脈衝發生器與同步取樣器連接；高增益直流放大器連接模擬輸出接口；所述單片機與232串行接口連接；所述PC機通過232串行接口與單片機實時通信。本實用新型測量範圍大，精度高，測量範圍為±200um，精度為±0.2um；測量範圍為±500um，精度為±0.5um；量程最大可達±3000um,精度為±2um。
【專利說明】大量程亞微米級高精度LVDT位移傳感器的信號轉換器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種電感位移傳感器的信號轉換器，尤其涉及一種大量程亞微米級高精度LVDT位移傳感器的信號轉換器。
【背景技術】
[0002]目前，國內採用的LVDT全橋式電感位移傳感器的信號轉換器，大量程時，測量精度較低，如:測量範圍在±500um時，精度為IOum;測量範圍在±50um時，精度為lum。在進行多品種、高精度測量時，需頻繁調整或檔位切換，給現場使用帶來較大的不便，也影響了測量設備自身的柔性。
實用新型內容
[0003]本實用新型的目的是為了克服上述不足之處，提供一種大量程亞微米級高精度LVDT位移傳感器的信號轉換器，該LVDT位移傳感器的信號轉換器測量範圍大，精度高，適合多品種、高精密柔性生產線的現場測量需求。
[0004]按照本實用新型提供的技術方案，大量程亞微米級高精度LVDT位移傳感器的信號轉換器，包括LVDT位移傳感器、亞微米級高精度的信號轉換器及PC機；所述亞微米級高精度的信號轉換器由激勵信號發生器、交流放大器、同步取樣脈衝發生器、同步取樣器、有源濾波器、高增益直流放大器、A/D轉換器、單片機、232串行接口組成；所述單片機的高穩定時鐘輸出端連接到激勵信號發生器的輸入端，所述激勵信號發生器的一路激勵信號輸出端接到LVDT位移傳感器的激勵信號輸入端，所述激勵信號發生器的另一路激勵信號輸出端連接到同步取樣脈衝發生器的激勵信號輸入端；所述同步取樣脈衝發生器的激勵信號輸出端與同步取樣器連接；所述LVDT位移傳感器的檢測信號輸出端連接到交流放大器的輸入端，所述交流放大器的輸出端接同步取樣器的取樣信號輸入端；所述同步取樣器的輸出端連接到有源濾波器的輸入端；所述有源濾波器的輸出端連接到高增益直流放大器的輸入端，所述高增益直流放大器的一路模擬信號輸出端連接到模擬輸出接口的輸入端，所述高增益直流放大器的另一路模擬信號輸出端連接到A/D轉換器的模擬信號輸入端；所述A/D轉換器的數位訊號輸出端連接單片機的數位訊號輸入端，所述單片機的串行信號輸入/輸出端連接到232串行接口的串行信號輸出/輸入端；所述PC機與232串行接口連接；PC機通過232串行接口與單片機實時通信。
[0005]進一步，模擬輸出接口輸出的模擬電壓信號在-5疒+5V之間。
[0006]本實用新型的優點:本實用新型的大量程位移測量，是採用±5mm的大量程LVDT位移傳感器實現的，採用高穩定的激勵信號激勵LVDT位移傳感器，同時採用高穩定的同步取樣器、有源濾波器及高穩定的高增益直流放大器實現高穩定測量，使得亞微米級高精度的信號轉換器輸出與位移量成比例的高穩定直流模擬電壓信號；用高精度的24位A/D轉換器，並對轉換後的信號經過數字濾波處理而實現高精度的數字測量。其測量範圍大，精度高，測量範圍為±200um，精度為±0.2um ;測量範圍為±500um，精度為±0.5um ;量程最大 可達 ±3000um。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007]圖1是本實用新型的電路結構示意圖。
【具體實施方式】
[0008]下面本實用新型將結合附圖中的實施例作進一步描述:
[0009]如圖1所示，本實用新型的大量程亞微米級高精度LVDT位移傳感器的信號轉換器，它包括大量程的LVDT位移傳感器1、亞微米級高精度的信號轉換器13及PC機7。所述的亞微米級高精度的信號轉換器13由激勵信號發生器2、交流放大器12、同步取樣脈衝發生器3、同步取樣器11、有源濾波器10、高增益直流放大器4、A/D轉換器8、單片機5、232串行接口 6組成。所述的單片機5的高穩定時鐘輸出端連接到激勵信號發生器2的輸入端，所述的激勵信號發生器2的激勵信號輸出端接到LVDT位移傳感器I的激勵信號輸入端，所述的激勵信號發生器2的另一路激勵信號輸出端連接到同步取樣脈衝發生器3的激勵信號輸入端，所述同步取樣脈衝發生器3的激勵信號輸出端與同步取樣器11連接；所述LVDT位移傳感器I的檢測信號輸出端連接到交流放大器12的輸入端，所述交流放大器12的輸出端接同步取樣器11的取樣信號輸入端，所述的同步取樣器11的輸出端連接到有源濾波器10的輸入端。所述的有源濾波器10的輸出端連接到高增益直流放大器4的輸入端，所述的高增益直流放大器4的模擬信號輸出端連接到模擬輸出接口 9的輸入端，所述的高增益直流放大器4的另一路模擬信號輸出端連接到A/D轉換器8的模擬信號輸入端。所述的A/D轉換器8的數位訊號輸出端連接單片機5的數位訊號輸入端，所述的單片機5的串行信號輸入/輸出端連接到232串行接口 6的串行信號輸出/輸入端。所述PC機7與232串行接口 6連接。
[0010]本實用新型在使用時，通過232串行接口連接PC機。PC機通過232串行接口與單片機實時通信。PC機7通過232串行接口 6讀取亞微米級高精度的信號轉換器13的測量轉換值。
[0011]本實用新型中的高穩定的高增益交流放大器12的型號為LF351，單片機5的型號為M430F149，激勵信號產生器2的型號為AD9835，同步取樣脈衝發成器3的型號為LM393，同步取樣器11的型號為MF492，高增益直流放大器4的型號為TL074，所述A/D轉換器8的型號為ADS1254 ;有源濾波器10為公知濾波器。
[0012]本實用新型模擬輸出接口 9輸出與被測工件尺寸的相對偏移量成比例的高精度，高穩定的直流電壓信號，模擬輸出接口 9輸出的模擬電壓信號在-5V?+5V之間。
[0013]本實用新型在使用時，通過232串行接口 6與PC機7相連，用一個或兩個校零件進行校準測量，校準件的測量信號通過232串行接口 6傳輸給PC機7，記錄校零件的測量值，可根據實際情況隨時對校零件進行修訂測量，PC機7通過232串行接口 6發送命令給單片機5，而獲得位移信號轉換器的數字測量結果。
[0014]本實用新型解決了傳統LVDT全橋式電感位移傳感器的信號轉換器量程小、精度低的使用缺陷。其激勵信號發生器的激勵信號輸出端分別與LVDT位移傳感器和同步脈衝取樣器相連，LVDT位移傳感器先後與交流放大器、同步取樣器和有源濾波器相連。有源濾波器輸出模擬直流電壓信號。模擬直流電壓信號先後連接到高益直流放大器、A/D轉換器和單片機，單片機輸出測量值。本實用新型在測量範圍±200um時，精度為±0.2um;測量範圍在±500um時，精度為±0.5um;本實用新型最大量程可達±3000um。適合多品種，高精密，大量程柔性生產線的現場測量需求。
【權利要求】
1.大量程亞微米級高精度LVDT位移傳感器的信號轉換器，其特徵是:包括LVDT位移傳感器(I)、亞微米級高精度的信號轉換器(13)及PC機(7);所述亞微米級高精度的信號轉換器(13)由激勵信號發生器(2)、交流放大器(12)、同步取樣脈衝發生器(3)、同步取樣器(11)、有源濾波器(10)、高增益直流放大器(4)、A/D轉換器(8)、單片機(5)、232串行接口(6)組成；所述單片機(5)的輸出端連接到激勵信號發生器(2)的輸入端，所述激勵信號發生器(2)的一路激勵信號輸出端連接到LVDT位移傳感器(I)的激勵信號輸入端，所述激勵信號發生器(2)的另一路激勵信號輸出端連接到同步取樣脈衝發生器(3)的激勵信號輸入端；所述同步取樣脈衝發生器(3)的激勵信號輸出端與同步取樣器(11)連接；所述LVDT位移傳感器(I)的檢測信號輸出端連接到交流放大器(12)的輸入端，所述交流放大器(12)的輸出端連接同步取樣器(11)的取樣信號輸入端；所述同步取樣器(11)的輸出端連接到有源濾波器(10)的輸入端；所述有源濾波器(10)的輸出端連接到高增益直流放大器(4)的輸入端，所述高增益直流放大器(4)的一路模擬信號輸出端連接到模擬輸出接口(9)的輸入端，所述高增益直流放大器(4)的另一路模擬信號輸出端連接到A/D轉換器(8)的模擬信號輸入端；所述A/D轉換器(8)的數位訊號輸出端連接單片機(5)的數位訊號輸入端，所述單片機(5)的串行信號輸入/輸出端連接到232串行接口(6)的串行信號輸出/輸入端；所述PC機(7)與232串行接口(6)連接；PC機通過232串行接口與單片機實時通信。
2.如權利要求1所述的大量程亞微米級高精度LVDT位移傳感器的信號轉換器，其特徵是:所述模擬輸出接口(9)輸出的模擬電壓信號在-5疒+5V之間。
3.如權利要求1所述的大量程亞微米級高精度LVDT位移傳感器的信號轉換器，其特徵是:所述PC機(7)通過232串行接口(6)讀取亞微米級高精度的信號轉換器(13)的測量轉換值。
【文檔編號】G01B7/02GK203561332SQ201320694624
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年11月5日 優先權日:2013年11月5日
【發明者】蔣文鬱, 姜北鋒 申請人:無錫市邁日機器製造有限公司