[實(shí)用新型]一種減少電磁脈沖干擾的電容測(cè)微儀采集處理裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320405050.9
• 申請(qǐng)日: 2013-07-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203587039U
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張榮;李明海;王鈺
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)工程物理研究院總體工程研究所
• 主分類號(hào): G01B7/02
• 分類號(hào): G01B7/02
• 代理公司: 北京天奇智新知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11340
• 代理人: 楊春

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種信號(hào)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(cè)微儀采集處理裝置和方法。?

背景技術(shù)

電容測(cè)微儀具有重復(fù)性好，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，精度高等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于精密加工與精密微位移檢測(cè)領(lǐng)域。在機(jī)床精密加工中，為確保零件的加工質(zhì)量，利用電容測(cè)微儀測(cè)量機(jī)床主軸的徑向回轉(zhuǎn)誤差與軸向微竄動(dòng)量，并利用測(cè)量值對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)償；在精密離心機(jī)研制領(lǐng)域，利用電容測(cè)微儀動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)離心機(jī)主軸的運(yùn)動(dòng)間隙與回轉(zhuǎn)誤差，確保主軸運(yùn)行安全，另外還利用電容測(cè)微儀測(cè)量離心機(jī)的動(dòng)態(tài)半徑與動(dòng)態(tài)失準(zhǔn)角等。這些檢測(cè)量均為亞μm～μm級(jí)，屬于精密微位移檢測(cè)領(lǐng)域。?

在這類測(cè)試項(xiàng)目中均包含有功率電機(jī)，如精密機(jī)床的拖動(dòng)電機(jī)，精密離心機(jī)的大功率拖動(dòng)電機(jī)等，電容測(cè)微儀在進(jìn)行微位移測(cè)量時(shí)往往與電機(jī)處于同一空間，電機(jī)啟動(dòng)和持續(xù)運(yùn)行時(shí)，產(chǎn)生連續(xù)的強(qiáng)電磁脈沖干擾信號(hào)，且干擾信號(hào)幅度大，并直接耦合到電容測(cè)微儀的信號(hào)通道中，將微弱測(cè)試信號(hào)淹沒(méi)掉，對(duì)于精密測(cè)試，必須設(shè)法減小或消除此類強(qiáng)電磁干擾信號(hào)，這一直是個(gè)難題。目前常用的方法有利用線性光耦隔離電容測(cè)微儀的輸出信號(hào)法、對(duì)測(cè)試系統(tǒng)加屏蔽罩隔離電磁干擾法、測(cè)試信號(hào)低通濾波后處理法等。上述方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，但均不能達(dá)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(jī)產(chǎn)生的強(qiáng)電磁干擾頻譜寬，且不斷變化，采用固定頻率濾波勢(shì)必將有效信號(hào)濾除，得到錯(cuò)誤的測(cè)試結(jié)果，且這種后處理方法不便于實(shí)時(shí)處理。而采用屏蔽罩隔離電磁干擾，由于測(cè)試走線等原因，屏蔽罩不可能做到全封閉，電磁干擾?會(huì)從屏蔽罩上的各孔隙耦合進(jìn)測(cè)試系統(tǒng)，該法只可改善干擾信號(hào)的程度，但無(wú)法實(shí)現(xiàn)電磁干擾信號(hào)與電容測(cè)微儀的有效測(cè)試信號(hào)分離。?

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的就在于為了解決上述問(wèn)題而提供一種同步處理測(cè)試信號(hào)，通過(guò)差分變換減少測(cè)試誤差的一種減少電磁脈沖干擾的電容測(cè)微儀采集處理器。?

本實(shí)用新型通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的：?

本實(shí)用新型包括信號(hào)調(diào)理器、第一屏蔽同軸電纜、電源電壓、第二屏蔽同軸電纜、數(shù)據(jù)采集卡和數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)，電容測(cè)微儀的輸出端與所述信號(hào)調(diào)理器的輸入端連接，所述信號(hào)調(diào)理器的輸出端通過(guò)第一屏蔽同軸電纜與所述數(shù)據(jù)采集卡的第一輸入端連接，所述電源電壓的輸出端通過(guò)所述第二屏蔽同軸電纜與所述數(shù)據(jù)采集卡的第二輸入端連接，所述數(shù)據(jù)采集卡的輸出端與所述數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)的輸入端連接。?

進(jìn)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(zhǎng)度、材質(zhì)和阻抗均相同。?

具體地，所述數(shù)據(jù)采集卡為同步數(shù)據(jù)采集卡。?

作為優(yōu)選，所述電源電壓為直流電池。?

具體地，所述數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)為通用PC計(jì)算機(jī)或嵌入式計(jì)算機(jī)。?

本實(shí)用新型包括以下幾個(gè)步驟：?

步驟(1):在所述數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)上設(shè)置所述電容測(cè)微儀的采樣頻率和通道量程。?

步驟(2):啟動(dòng)數(shù)據(jù)采集后電機(jī)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)工況下，所述數(shù)據(jù)采集卡分別對(duì)所述電源電壓和所述信號(hào)調(diào)理器執(zhí)行同步采集，所述數(shù)據(jù)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(hào)和第二通道信號(hào)。?

步驟(3):所述第一通道信號(hào)與所述第二通道信號(hào)通過(guò)所述數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)內(nèi)的軟件濾波模塊執(zhí)行相減執(zhí)行差分運(yùn)算，消除強(qiáng)電磁干擾后得到消磁信號(hào)。?

步驟(4):所述消磁信號(hào)加偏置電壓后執(zhí)行偏置運(yùn)算得到有效測(cè)試信號(hào)。?

步驟(5):判斷是否完成測(cè)試,如果測(cè)試未完成則自動(dòng)轉(zhuǎn)到步驟2，若完成測(cè)試則退出。?

步驟(6):停止采集后，將所述有效測(cè)試信號(hào)傳輸至所述數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)并顯示。?

本實(shí)用新型的有益效果在于：?

本實(shí)用新型通過(guò)采集同步測(cè)量信號(hào)后，對(duì)測(cè)量信號(hào)進(jìn)行差分變換和對(duì)電壓進(jìn)行偏置運(yùn)算，，實(shí)現(xiàn)了電磁干擾信號(hào)與電容測(cè)微儀的有效測(cè)試信號(hào)有效分離，適用于電機(jī)運(yùn)行連續(xù)強(qiáng)電磁干擾下的各類微弱信號(hào)有效采集與處理。?

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的硬件結(jié)構(gòu)示意圖。?

圖2是本實(shí)用新型的工作示意圖。?

圖3是所述數(shù)據(jù)采集卡的第一輸入端AIn0通道采集到電容測(cè)微儀原始信號(hào)波形圖，?

圖4是所述數(shù)據(jù)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(duì)AIn0通道測(cè)試信號(hào)A與AIn1通道測(cè)試信號(hào)B執(zhí)行減法濾波運(yùn)算和1V偏置運(yùn)算后，AIn0原始波形圖與數(shù)據(jù)處理后的波形圖比較圖。?

具體實(shí)施方式