[發明專利]一種LVDT位移傳感器數字化處理方法及裝置

有效

• 申請號: 201510849802.4
• 申請日: 2015-11-30
• 公開（公告）號: CN106813564B
• 公開（公告）日: 2019-12-13
• 發明（設計）人: 馮少華;馮普超
• 申請（專利權）人: 杭州奧莫自動化科技有限公司
• 主分類號: G01B7/02
• 分類號: G01B7/02
• 代理公司: 11465 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙)
• 代理人: 李冉

1.一種LVDT位移傳感器數字化處理方法，該處理方法基于的裝置包括LVDT位移傳感器方波激勵源產生電路、傳感器輸出信號差分放大電路、峰值捕捉采樣電路、微處理器、顯示電路和隔離通訊接口電路，其特征在于：

A、采用方波作為激勵源，根據LVDT位移傳感器磁芯材質，方波頻率范圍為12-24KHz；

B、LVDT位移傳感器輸出的響應信號用差分放大電路放大，減少共模干擾；

C、峰值捕捉采樣電路采用差分數模轉換芯片，經放大處理后的信號進入差分數模轉換芯片，該峰值捕捉采樣電路由微處理器控制啟動采樣時刻和采樣次數，根據激勵源相位和輸出信號相位差得到位移的方向，根據輸出信號幅值和采樣次數經過濾波計算得到位移量；

D、微處理器作為核心計算單元，一方面控制方波激勵源的產生，得到激勵源的相位；另一方面控制峰值捕捉采樣電路，輸出采樣脈沖P，捕捉輸出信號的峰值；在此期間還進行數值計算處理、顯示和上位機通訊；

E、微處理器處理完數據后得到帶方向的位移量，該位移量通過隔離通訊接口電路上傳到上位機，避免上位機和處理裝置電路相互干擾，增強系統穩定性；

步驟C中峰值捕捉采樣方法，以激勵源相位為基準，延遲(N/16)*T和(N/16+1/2)*T采樣，其中T表示激勵源的周期，N表示0到15中的某一個數，N得到的步驟如下：

C1、微處理器以激勵源相位為基準，T/16為時間間隔采樣16次，其中有8次采樣值大小一致，另8次采樣值大小一致，但方向相反；

C2、從兩個方向分界線開始，從0數到第3個與激勵源同相采樣點，記下該采樣點的序號為N；

C3、增加采樣數量，在(N/16+1/2)*T也進行采樣，此時采樣結果的方向與(N/16)*T采樣結果方向相反，改正方向；

C4、存儲N到EEPROM存儲器中，以后每次使用從EEPROM存儲器讀取。

2.根據權利要求1所述的LVDT位移傳感器數字化處理方法，其特征在于:步驟A中方波信號由微處理器產生，經驅動能力強的運放后接入到LVDT位移傳感器輸入端。

3.根據權利要求1所述的LVDT位移傳感器數字化處理方法，其特征在于:步驟B中根據位移測量范圍進行差分放大電路的放大倍數調整,使輸出信號幅度匹配差分數模轉換芯片最大量程，提高分辨率。

4.根據權利要求1所述的LVDT位移傳感器數字化處理方法，其特征在于:在獲得N以后，以后每次捕捉峰值，微處理器以激勵源為基準，延遲(N/16)*T和(N/16+1/2)*T時間啟動采樣脈沖P捕獲峰峰值，經過換算處理得到含方向的位移量，同時多次采樣結果進行濾波算法，提高采樣精度。

5.根據權利要求1所述的LVDT位移傳感器數字化處理方法，其特征在于:隔離通訊接口電路采用ADM3251E磁耦合隔離電路，提高抗干擾能力。