[發(fā)明專利]用于磁彈性傳感器的勵(lì)磁信號發(fā)生器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010376309.6
• 申請日: 2020-05-07
• 公開（公告）號: CN111537112A
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉曉蒙;張懷鎖;卞愛民
• 申請（專利權(quán)）人: 上海工業(yè)自動(dòng)化儀表研究院有限公司
• 主分類號: G01L1/12
• 分類號: G01L1/12
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 徐穎

本發(fā)明涉及一種用于磁彈性傳感器的勵(lì)磁信號發(fā)生器，包括帶DAC模塊的單片機(jī)、低通濾波器和高通濾波器，單片機(jī)的DAC模塊產(chǎn)生近似正弦波形的階梯波，階梯波通過低通濾波器濾除高次諧波，產(chǎn)生幅值為正的正弦波，再通過高通濾波器濾除直流分量，輸出標(biāo)準(zhǔn)正弦波，作為磁彈性傳感器的勵(lì)磁信號。由于單片機(jī)的晶振和參考電壓穩(wěn)定性、精度非常高，因而能確保輸出的正弦波頻率和幅值穩(wěn)定，確保磁彈性傳感器勵(lì)磁電流信號的穩(wěn)定性和精確度，也就是說能夠提高傳感器的測量精度和穩(wěn)定性，從而保證被測力值的準(zhǔn)確性。此類測力傳感器廣泛應(yīng)用于冶金、造紙等行業(yè)，是板材軋制力、帶料張力測量控制系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種信號發(fā)生器，特別涉及一種用于磁彈性傳感器的勵(lì)磁信號發(fā)生器。

背景技術(shù)

磁彈性傳感器是一種用于測量力的傳感器，其基本原理建立在壓磁效應(yīng)的基礎(chǔ)之上,當(dāng)這種傳感器受到機(jī)械力F產(chǎn)生彈性應(yīng)力σ或殘余應(yīng)力作用時(shí)，機(jī)械力的變化轉(zhuǎn)換成傳感器導(dǎo)磁體的導(dǎo)磁率μ變化，也就是引起磁路磁阻R_m的變化，經(jīng)測量電路處理后輸出電壓V信號，其一系列變換可以表示成F→σ→μ→R_m→V。磁彈性傳感器把力這樣的非電量變換成電量，所以也叫做磁彈性變換器。磁彈性傳感器具有構(gòu)造簡單、機(jī)構(gòu)牢靠、輸出信號大、過載能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于冶金、造紙等行業(yè)，是板材軋制力、帶料張力測量控制系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件。

磁彈性傳感器有勵(lì)磁線圈和測量線圈，勵(lì)磁線圈產(chǎn)生磁通，測量線圈輸出信號。在傳感器不受力時(shí)，兩組線圈之間沒有磁耦合，即無信號輸出；當(dāng)傳感器受力時(shí)，傳感器的磁導(dǎo)率發(fā)生變化，使測量線圈感應(yīng)電磁場并輸出信號。傳感器的勵(lì)磁電流選用頻率為330Hz的標(biāo)準(zhǔn)正弦波，為確保磁彈性傳感器測量輸出信號的精確度和穩(wěn)定性，首先要求勵(lì)磁信號的頻率和幅值穩(wěn)定，即需要專用的勵(lì)磁信號發(fā)生器。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是針對磁彈性傳感器的勵(lì)磁信號穩(wěn)定性的問題，提出了一種用于磁彈性傳感器的勵(lì)磁信號發(fā)生器，不僅可以用于磁彈性傳感器，也可以用于其它需要標(biāo)準(zhǔn)正弦波信號的裝置。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種用于磁彈性傳感器的勵(lì)磁信號發(fā)生器，包括帶DAC模塊的單片機(jī)、低通濾波器和高通濾波器，單片機(jī)的DAC模塊產(chǎn)生設(shè)定頻率的階梯波，階梯波的波形近似正弦波，通過低通濾波器濾除高次諧波，產(chǎn)生幅值為正的正弦波，再通過高通濾波器濾除直流分量，輸出標(biāo)準(zhǔn)正弦波，作為磁彈性傳感器的勵(lì)磁信號，階梯波的頻率為標(biāo)準(zhǔn)正弦波頻率的64倍。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明用于磁彈性傳感器的勵(lì)磁信號發(fā)生器，輸出標(biāo)準(zhǔn)正弦波的頻率和幅值非常穩(wěn)定，確保磁彈性傳感器勵(lì)磁電流信號的穩(wěn)定性和精確度，也就是說能夠提高傳感器的測量精度和穩(wěn)定性，從而保證被測力值的準(zhǔn)確性。此類測力傳感器廣泛應(yīng)用于冶金、造紙等行業(yè)，是板材軋制力、帶料張力測量控制系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件。

附圖說明

圖1為本發(fā)明用于磁彈性傳感器的勵(lì)磁信號發(fā)生器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明用于磁彈性傳感器的勵(lì)磁信號發(fā)生器電路圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示用于磁彈性傳感器的勵(lì)磁信號發(fā)生器結(jié)構(gòu)示意圖，包括帶DAC模塊的單片機(jī)、低通濾波器和高通濾波器。單片機(jī)通過內(nèi)部定時(shí)器中斷，驅(qū)動(dòng)DAC模塊產(chǎn)生定時(shí)器中斷時(shí)鐘對應(yīng)頻率的階梯波，階梯波的波形近似正弦波，然后由低通濾波器濾除高次諧波，產(chǎn)生幅值為正的正弦波，最后，通過高通濾波器濾除直流分量，輸出標(biāo)準(zhǔn)正弦波，階梯波頻率為標(biāo)準(zhǔn)正弦波頻率的64倍。由于單片機(jī)的晶振和參考電壓穩(wěn)定性、精度非常高，因而能確保輸出的正弦波頻率和幅值穩(wěn)定，作為磁彈性傳感器的勵(lì)磁信號。

如圖2所示電路圖，作為實(shí)施電路圖，電阻R1、電阻R5、電容C2、電容C3和運(yùn)算放大器U1構(gòu)成低通濾波器，電阻R2、電阻R3、電容C1、電容C4和運(yùn)算放大器U2組成高通濾波器；單片機(jī)的DAC模塊輸出近似正弦波形的階梯波依次通過串聯(lián)的電阻R1和電阻R5接運(yùn)算放大器U1的同相輸入端，電阻R1和電阻R5串聯(lián)連接點(diǎn)與運(yùn)算放大器U1的反相輸入端之間接電容C2，運(yùn)算放大器U1的反相輸入端與運(yùn)算放大器U1的輸出端直接連接，電容C3接運(yùn)算放大器U1的同相輸入端與信號地之間；運(yùn)算放大器U1的輸出依次通過串聯(lián)的電容C1和電容C4接運(yùn)算放大器U2的同相輸入端，電容C1和電容C4串聯(lián)連接點(diǎn)與運(yùn)算放大器U2的反相輸入端之間接電阻R3，運(yùn)算放大器U2的反相輸入端與運(yùn)算放大器U2的輸出端直接連接，電阻R2接運(yùn)算放大器U2的同相輸入端與信號地之間；運(yùn)算放大器U2的輸出為標(biāo)準(zhǔn)正弦波信號。