[發明專利]一種減少電磁脈沖干擾的電容測微儀采集處理裝置和方法

有效

• 申請號: 201310285792.7
• 申請日: 2013-07-09
• 公開（公告）號: CN103344172A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 張榮;李明海;王鈺
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院總體工程研究所
• 主分類號: G01B7/02
• 分類號: G01B7/02
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司 11340
• 代理人: 楊春

技術領域

本發明涉及一種信號采集處理裝置和方法，尤其涉及一種減少電磁脈沖干擾的電容測微儀采集處理裝置和方法。

背景技術

電容測微儀具有重復性好，動態響應快，精度高等優點，廣泛應用于精密加工與精密微位移檢測領域。在機床精密加工中，為確保零件的加工質量，利用電容測微儀測量機床主軸的徑向回轉誤差與軸向微竄動量，并利用測量值對機床運動控制系統進行補償；在精密離心機研制領域，利用電容測微儀動態監測離心機主軸的運動間隙與回轉誤差，確保主軸運行安全，另外還利用電容測微儀測量離心機的動態半徑與動態失準角等。這些檢測量均為亞μm～μm級，屬于精密微位移檢測領域。

在這類測試項目中均包含有功率電機，如精密機床的拖動電機，精密離心機的大功率拖動電機等，電容測微儀在進行微位移測量時往往與電機處于同一空間，電機啟動和持續運行時，產生連續的強電磁脈沖干擾信號，且干擾信號幅度大，并直接耦合到電容測微儀的信號通道中，將微弱測試信號淹沒掉，對于精密測試，必須設法減小或消除此類強電磁干擾信號，這一直是個難題。目前常用的方法有利用線性光耦隔離電容測微儀的輸出信號法、對測試系統加屏蔽罩隔離電磁干擾法、測試信號低通濾波后處理法等。上述方法各有優缺點，但均不能達到很好的抗干擾效果，比如低通濾波法，如何確定低通濾波頻率，電機產生的強電磁干擾頻譜寬，且不斷變化，采用固定頻率濾波勢必將有效信號濾除，得到錯誤的測試結果，且這種后處理方法不便于實時處理。而采用屏蔽罩隔離電磁干擾，由于測試走線等原因，屏蔽罩不可能做到全封閉，電磁干擾會從屏蔽罩上的各孔隙耦合進測試系統，該法只可改善干擾信號的程度，但無法實現電磁干擾信號與電容測微儀的有效測試信號分離。

發明內容

本發明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種同步處理測試信號，通過差分變換減少測試誤差的一種減少電磁脈沖干擾的電容測微儀采集處理器。

本發明通過以下技術方案來實現上述目的：

本發明包括信號調理器、第一屏蔽同軸電纜、電源電壓、第二屏蔽同軸電纜、數據采集卡和數據采集計算機，電容測微儀的輸出端與所述信號調理器的輸入端連接，所述信號調理器的輸出端通過第一屏蔽同軸電纜與所述數據采集卡的第一輸入端連接，所述電源電壓的輸出端通過所述第二屏蔽同軸電纜與所述數據采集卡的第二輸入端連接，所述數據采集卡的輸出端與所述數據采集計算機的輸入端連接。

進一步地，所述第一屏蔽同軸電纜和所述第二屏蔽同軸電纜長度、材質和阻抗均相同。

具體地，所述數據采集卡為同步數據采集卡。

作為優選，所述電源電壓為直流電池或由線性LDO組成的低噪聲電源電壓。

具體地，所述數據采集計算機為通用PC計算機、專用PC儀器類計算機或嵌入式計算機。

本發明包括以下幾個步驟：

步驟(1):在所述數據采集計算機上設置所述電容測微儀的采樣頻率和通道量程。

步驟(2):啟動數據采集后電機連續轉動工況下，所述數據采集卡分別對所述電源電壓和所述信號調理器執行同步采集，所述數據采集卡的第一輸入端與第二輸入端的采樣頻率相同，獲得第一通道信號和第二通道信號。

步驟(3):所述第一通道信號與所述第二通道信號通過所述數據采集計算機內的軟件濾波模塊執行相減執行差分運算，消除強電磁干擾后得到消磁信號。

步驟(4):所述消磁信號加偏置電壓后執行偏置運算得到有效測試信號。

步驟(5):判斷是否完成測試,如果測試未完成則自動轉到步驟2，若完成測試則退出。

步驟(6):停止采集后，將所述有效測試信號傳輸至所述數據采集計算機并顯示。

本發明的有益效果在于：

本發明通過采集同步測量信號后，對測量信號進行差分變換和對電壓進行偏置運算，，實現了電磁干擾信號與電容測微儀的有效測試信號有效分離，適用于電機運行連續強電磁干擾下的各類微弱信號有效采集與處理。

附圖說明

圖1是本發明的硬件結構示意圖。

圖2是本發明的工作示意圖。

圖3是所述數據采集卡的第一輸入端AIn0通道采集到電容測微儀原始信號波形圖，

圖4是所述數據采集卡的第二輸入端AIn1通道采集到的精密電源模塊通道波形圖，

圖5是對AIn0通道測試信號A與AIn1通道測試信號B執行減法濾波運算和1V偏置運算后，AIn0原始波形圖與數據處理后的波形圖比較圖。

具體實施方式