专利名称：颗粒碰撞噪声检测仪的振动台驱动系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是颗粒碰撞噪声检测仪系统，具体是一种颗粒碰撞噪声检测仪的振动台驱动系统。
背景技术：
现有的PIND(颗粒碰撞噪声检测)技术从产生至今，经历了几十年的发展，不断得到完善。目前，PIND技术发展的重点是PIND振动机理的研究，振动标准的制定，以及如何从人工判别过渡到基于数据采集和计算机的自动检测识别。这其中，要求PIND驱动系统应能提供更大的驱动能力、调节范围更宽、调节精度更高、调节形式更复杂。相比之下，人们对振动台驱动系统的具体研究较少，因此，振动台驱动系统存在的问题一直还待解决，其存在问题主要如下1.以往的驱动系统，无论是频率调节、幅值调节、还是功率放大电路，都是由分离元件组成，致使系统存在体积庞大、控制逻辑复杂、集成度低、可靠性不高、不易升级等缺点；2.以往的驱动系统，其加速度的调节是由电阻分压得到，精度较难保证，这与PIND技术从人工判别向自动判别过渡的发展现状相违背；3.冲击加速度是影响试验效果的最重要因素之一，以往的驱动系统提供的最大冲击加速度达不到PIND试验的最佳条件；4.以往的驱动系统，其程序设定方式固定，应提供更加灵活的编程方式。
发明内容
本发明的目的是提供一种颗粒碰撞噪声检测仪的振动台驱动系统，它能使振动台实现振动动作、手动冲击动作、扫频动作、混合方式(振动和冲击连续动作)动作。它由键盘电路1、液晶显示器2、计算机接口电路3、智能控制模块4、频率调节模块5、幅值调节模块6、功率放大模块7组成；键盘电路1的控制数据信号输出端连接智能控制模块4的键盘控制信号输入端，液晶显示器2的显示控制数据输入端连接智能控制模块4的显示控制数据信号输出端，计算机接口电路3的通信数据输出输入端连接智能控制模块4的通信数据输入输出端，频率调节模块5的控制数据输入端连接智能控制模块4的第一控制数据输出端，液晶显示器2的显示数据输入端、频率调节模块5的数据输入端、幅值调节模块6的第一数据输入端与智能控制模块4的数据输出端相连接，幅值调节模块6的控制信号输入端连接智能控制模块4第二控制数据输出端，频率调节模块5的数据输出端连接幅值调节模块6的第二数据输入端，幅值调节模块6的功率驱动信号输出端连接功率放大模块7的信号输入端，功率放大模块7的功率驱动信号输出端与振动台8的信号输入端相连接。工作原理通过键盘电路1或计算机接口电路3对智能控制模块4进行编程和设定工作模式，智能控制模块4控制频率调节模块5对正弦信号的频率进行调节和控制幅值调节模块6对正弦信号的幅值进行调节，最后此正弦信号经过功率放大模块7功率放大后输入到振动台8中。本发明能使振动台实现振动动作、手动冲击动作、扫频动作、混合方式(振动和冲击连续动作)动作，它具有可编程、能升级、集成度高、体积小、可靠性高、精度高等优点，它的主要技术指标是振动台的力输出达到0～100磅；振动加速度为0～50g；振动频率为0～250Hz；连续可调，分辨率为1Hz；振动频率误差为小于1％；振动时间误差为±0.1s；冲击脉宽为10μs～2.5ms，连续可调，分辨率为1μs；冲击加速度为0～3000g；冲击加速度误差为±50g。
图1是本发明的整体电路结构图，图2是智能控制模块4电路结构示意图，图3是频率调节模块5电路结构示意图，图4是幅值调节模块6、功率放大模块7电路结构示意图。
具体实施例方式结合图1、图2、图3、图4说明本实施方式，本实施方式由键盘电路1、液晶显示器2、计算机接口电路3、智能控制模块4、频率调节模块5、幅值调节模块6、功率放大模块7组成；键盘电路1的控制数据信号输出端连接智能控制模块4的键盘控制信号输入端，液晶显示器2的显示控制数据输入端连接智能控制模块4的显示控制数据信号输出端，计算机接口电路3的通信数据输出输入端连接智能控制模块4的通信数据输入输出端，频率调节模块5的控制数据输入端连接智能控制模块4的第一控制数据输出端，液晶显示器2的显示数据输入端、频率调节模块5的数据输入端、幅值调节模块6的第一数据输入端与智能控制模块4的数据输出端相连接，幅值调节模块6的控制信号输入端连接智能控制模块4第二控制数据输出端，频率调节模块5的数据输出端连接幅值调节模块6的第二数据输入端，幅值调节模块6的功率驱动信号输出端连接功率放大模块7的信号输入端，功率放大模块7的功率驱动信号输出端与振动台8的信号输入端相连接。所述智能控制模块4(如图2)由单片机U1、译码芯片U2、电阻(R1～R3)、电容(C1～C3)、晶体Y组成；单片机U1的脚(7～12)的六个端分别连接键盘电路1的六个控制数据信号输出端之一，单片机U1的脚22、脚23、脚30、脚50、脚57的五个端、译码芯片U2的脚4端分别连接液晶显示器2的六个显示控制数据输入端之一，单片机U1的脚24、脚25端连接计算机接口电路3的通信数据输出输入端，单片机U1的脚13、脚20端、译码芯片U2的脚6、脚7端分别连接频率调节模块5的四个控制数据输入端之一，译码芯片U2的脚5端连接幅值调节模块6的控制信号输入端，单片机U1的脚(50～57)的八个端分别与频率调节模块5的八个数据输入端、液晶显示器2的八个显示数据输入端、幅值调节模块6的第一数据输入八个端之一相连接，单片机U1的脚2端接电源+VCC端，单片机U1的脚3端接地，单片机U1的脚15端与电阻R1的一端、电容C1的一端相连接，电阻R1另一端接地，电容C1的另一端接电源+VCC端，单片机U1的脚22端连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端、电阻R3的一端接电源+VCC端，单片机U1的脚23端连接电阻R3的另一端，单片机U1的脚34端、电容C2的一端连接晶体Y的一端，电容C2的另一端接地，晶体Y的另一端、电容C3的一端连接单片机U1的脚35端，电容C3的另一端接地，单片机U1的脚29、脚45、脚46端分别连接译码芯片U2的脚1、脚3、脚2端，单片机U1的脚36、脚37接地。单片机U1选用的型号是80C552，译码芯片U2选用的型号是74ALS139。频率调节模块5(如图3)由有源晶振U3、四位锁存器U4、八位锁存器U5、十进制倍率乘法器(U6～U8)、三输入或非门U9、四百进制计数器U10、缓冲器U11组成；有源晶振U3的脚2接地，有源晶振U3的脚4接电源+VCC端，有源晶振U3的脚3、十进制倍率乘法器U6的脚9、十进制倍率乘法器U7的脚9与十进制倍率乘法器U8的脚9相连接，四位锁存器U4的脚OEN端连接八位锁存器U5的脚OEN端，四位锁存器U4的脚OEN、脚G端、八位锁存器U5的脚G端、缓冲器U11的输入端分别连接智能控制模块4的第一控制数据四个输出端之一，四位锁存器U4的脚D1、脚D2、脚D3、脚D4端分别连接八位锁存器U5的脚D0、脚D1、脚D2、脚D3端，八位锁存器U5的脚(D0～D7)八个端分别连接液晶显示器2的八个显示数据输入端、幅值调节模块6的第一数据输入八个端、智能控制模块4的八个数据输出端之一，四位锁存器U4的脚(Q1～Q4)的四个端分别连接十进制倍率乘法器U6的脚14、脚15、脚2、脚3端，八位锁存器U5的脚(Q0～Q7)的八个端分别连接十进制倍率乘法器U8的脚14、脚15、脚2、脚3、十进制倍率乘法器U7的脚14、脚15、脚2、脚3端，十进制倍率乘法器U6的脚12端连接电源+VCC端，十进制倍率乘法器U6的脚11、脚4、脚13、脚10端、十进制倍率乘法器U7的脚4、脚13、脚12端、十进制倍率乘法器U8的脚4、脚13、脚12相互连接并接地，十进制倍率乘法器U6的脚7端与十进制倍率乘法器U7的脚11、脚10端相连接，十进制倍率乘法器U7的脚7端连接十进制倍率乘法器U8的脚11、脚10端，十进制倍率乘法器U6的脚6端、十进制倍率乘法器U7的脚6端、十进制倍率乘法器U8的脚6端分别连接三输入或非门U9的三个输入端之一，三输入或非门U9的输出端连接四百进制计数器U10的脚CLK端，四百进制计数器U10的脚(C0～C8)的九个端、缓冲器U11的输出端分别连接幅值调节模块6的第二数据十个输入端之一。三输入或非门U9选用的型号是74ALS27，缓冲器U11选用的型号是74ALS34，十进制倍率乘法器(U6～U8)选用的型号是74LS167；四位锁存器U4、八位锁存器U5、十进制倍率乘法器(U6～U8)、三输入或非门U9、四百进制计数器U10、缓冲器U11也可由CPLD实现。幅值调节模块6(如图4)由八位存储器U12、第一DA转换芯片U13、第二DA转换芯片U14、第一运算放大器U15、第二运算放大器U16、电位器(W1～W4)组成；八位存储器U12的脚(10～3)的八个端、脚25、脚24端分别连接频率调节模块5的十个数据输出端之一，八位存储器U12的脚21、脚23、脚2、脚26、脚27、脚1、脚20、脚22端相互连接并接地，八位存储器U12的脚(11～13)、脚(15～19)的八个端分别连接第二DA转换芯片U14的脚(7～4)的四个端、脚(16～13)的四个端之一，第二DA转换芯片U14的脚1、脚17、脚18、脚2端相互连接并接地，第二DA转换芯片U14的脚19接电源+VCC端，第一DA转换芯片U13的脚1、脚17端相互连接并连接智能控制模块4第二控制数据输出端，第一DA转换芯片U13的脚(13～16)的四个端、脚(4～7)的四个端分别连接频率调节模块5的八个数据输入端、液晶显示器2的八个显示数据输入端、智能控制模块4的八个数据输出端之一相连接，第一DA转换芯片U13的脚2、脚18端相互连接并接地，第一DA转换芯片U13的脚19端接电源+VCC端，第一DA转换芯片U13的脚20端接电源+VCC端，第一DA转换芯片U13的脚9端连接电位器W1的一个固定端，电位器W1的滑动端连接电位器W1的另一个固定端并与第一运算放大器U15的输出端脚6、第二DA转换芯片U14的脚8端相连接，第一DA转换芯片U13的脚12端连接第一运算放大器U15的同相输入端脚3并接地，第一DA转换芯片U13的脚11端连接第一运算放大器U15的反相输入端脚2，第一运算放大器U15的脚7端接电源+Ec端，第一运算放大器U15的脚4端连接电位器W2的滑动端并连接电源-Ec端，第一运算放大器U15的脚1端连接电位器W2的一个固定端，第一运算放大器U15的脚5端连接电位器W2的另一个固定端，第二DA转换芯片U14的脚12端连接第二运算放大器U16的同相输入端脚3并接地，第二DA转换芯片U14的脚11端连接第二运算放大器U16的反相输入端脚2，第二DA转换芯片U14的脚9端连接电位器W4的一个固定端，电位器W4的滑动端连接电位器W4的另一个固定端并接第二运算放大器U16的输出端脚6，第二运算放大器U16的脚4端连接电位器W3的滑动端并接电源-Ec端，第二运算放大器U16的脚1端连接电位器W3的一个固定端，第二运算放大器U16的脚5端连接电位器W3的另一个固定端，第二运算放大器U16的脚7端接电源+Ec端。八位存储器U12选用的型号是27C512，第一DA转换芯片U13选用的型号是DAC0832，第二DA转换芯片U14选用的型号是DAC0832，第一运算放大器U15选用的型号是μA741，第二运算放大器U16选用的型号是μA741。功率放大模块7(如图4)由功率放大芯片U17、电阻(R4～R8)、电容(C4～C6)组成；第二运算放大器U16的脚6端连接功率放大芯片U17的反相输入端脚4并接电阻R4的一端，电阻R4的另一端接地，功率放大芯片U17的脚3端连接电容C4的一端并接电源+VS端，电容C4的另一端接地，功率放大芯片U17的同相输入端脚5、电阻R5的一端、电阻R6的一端与电容C6的一端相连接，电阻R5的另一端连接功率放大芯片U17的脚7端，电阻R6的另一端连接电阻R8的一端并接地，电容C6的另一端连接功率放大芯片U17的脚2端，功率放大芯片U17的脚6端连接电容C5的一端并接电源-VS端，电容C5的另一端接地，功率放大芯片U17的输出端脚8连接电阻R7的一端，电阻R7的另一端、电阻R8的另一端与功率放大芯片U17的脚1端相连接并接振动台8的信号输入端。功率放大芯片U17选用的型号是PA45。
权利要求
1.颗粒碰撞噪声检测仪的振动台驱动系统，其特征在于它由键盘电路(1)、液晶显示器(2)、计算机接口电路(3)、智能控制模块(4)、频率调节模块(5)、幅值调节模块(6)、功率放大模块(7)组成；键盘电路(1)的控制数据信号输出端连接智能控制模块(4)的键盘控制信号输入端，液晶显示器(2)的显示控制数据输入端连接智能控制模块(4)的显示控制数据信号输出端，计算机接口电路(3)的通信数据输出输入端连接智能控制模块(4)的通信数据输入输出端，频率调节模块(5)的控制数据输入端连接智能控制模块(4)的第一控制数据输出端，液晶显示器(2)的显示数据输入端、频率调节模块(5)的数据输入端、幅值调节模块(6)的第一数据输入端与智能控制模块(4)的数据输出端相连接，幅值调节模块(6)的控制信号输入端连接智能控制模块(4)第二控制数据输出端，频率调节模块(5)的数据输出端连接幅值调节模块(6)的第二数据输入端，幅值调节模块(6)的功率驱动信号输出端连接功率放大模块(7)的信号输入端，功率放大模块(7)的功率驱动信号输出端与振动台(8)的信号输入端相连接。
2.根据权利要求1所述的颗粒碰撞噪声检测仪的振动台驱动系统，其特征在于智能控制模块(4)由单片机(U1)、译码芯片(U2)、电阻(R1～R3)、电容(C1～C3)、晶体(Y)组成；单片机(U1)的脚(7～12)的六个端分别连接键盘电路(1)的六个控制数据信号输出端之一，单片机(U1)的脚22、脚23、脚30、脚50、脚57的五个端、译码芯片(U2)的脚4端分别连接液晶显示器(2)的六个显示控制数据输入端之一，单片机(U1)的脚24、脚25端连接计算机接口电路(3)的通信数据输出输入端，单片机(U1)的脚13、脚20端、译码芯片(U2)的脚6、脚7端分别连接频率调节模块(5)的四个控制数据输入端之一，译码芯片(U2)的脚5端连接幅值调节模块(6)的控制信号输入端，单片机(U1)的脚(50～57)的八个端分别与频率调节模块(5)的八个数据输入端、液晶显示器(2)的八个显示数据输入端、幅值调节模块(6)的第一数据输入八个端之一相连接，单片机(U1)的脚2端接电源(+VCC)端，单片机(U1)的脚3端接地，单片机(U1)的脚15端与电阻(R1)的一端、电容(C1)的一端相连接，电阻(R1)另一端接地，电容(C1)的另一端接电源(+VCC)端，单片机(U1)的脚22端连接电阻(R2)的一端，电阻(R2)的另一端、电阻(R3)的一端接电源(+VCC)端，单片机(U1)的脚23端连接电阻(R3)的另一端，单片机(U1)的脚34端、电容(C2)的一端连接晶体(Y)的一端，电容(C2)的另一端接地，晶体(Y)的另一端、电容(C3)的一端连接单片机(U1)的脚35端，电容(C3)的另一端接地，单片机(U1)的脚29、脚45、脚46端分别连接译码芯片(U2)的脚1、脚3、脚2端，单片机(U1)的脚36、脚37接地。
3.根据权利要求1所述的颗粒碰撞噪声检测仪的振动台驱动系统，其特征在于频率调节模块(5)由有源晶振(U3)、四位锁存器(U4)、八位锁存器(U5)、十进制倍率乘法器(U6～U8)、三输入或非门(U9)、四百进制计数器(U10)、缓冲器(U11)组成；有源晶振(U3)的脚2接地，有源晶振(U3)的脚4接电源(+VCC)端，有源晶振(U3)的脚3、十进制倍率乘法器(U6)的脚9、十进制倍率乘法器(U7)的脚9与十进制倍率乘法器(U8)的脚9相连接，四位锁存器(U4)的脚OEN端连接八位锁存器(U5)的脚OEN端，四位锁存器(U4)的脚OEN、脚G端、八位锁存器(U5)的脚G端、缓冲器(U11)的输入端分别连接智能控制模块(4)的第一控制数据四个输出端之一，四位锁存器(U4)的脚D1、脚D2、脚D3、脚D4端分别连接八位锁存器(U5)的脚D0、脚D1、脚D2、脚D3端，八位锁存器(U5)的脚(D0～D7)八个端分别连接液晶显示器(2)的八个显示数据输入端、幅值调节模块(6)的第一数据输入八个端、智能控制模块(4)的八个数据输出端之一，四位锁存器(U)的脚(Q1～Q4)的四个端分别连接十进制倍率乘法器(U6)的脚14、脚15、脚2、脚3端，八位锁存器(U5)的脚(Q0～Q7)的八个端分别连接十进制倍率乘法器(U8)的脚14、脚15、脚2、脚3、十进制倍率乘法器(U7)的脚14、脚15、脚2、脚3端，十进制倍率乘法器(U6)的脚12端连接电源(+VCC)端，十进制倍率乘法器(U6)的脚11、脚4、脚13、脚10端、十进制倍率乘法器(U7)的脚4、脚13、脚12端、十进制倍率乘法器(U8)的脚4、脚13、脚12相互连接并接地，十进制倍率乘法器(U6)的脚7端与十进制倍率乘法器(U7)的脚11、脚10端相连接，十进制倍率乘法器(U7)的脚7端连接十进制倍率乘法器(U8)的脚11、脚10端，十进制倍率乘法器(U6)的脚6端、十进制倍率乘法器(U7)的脚6端、十进制倍率乘法器(U8)的脚6端分别连接三输入或非门(U9)的三个输入端之一，三输入或非门(U9)的输出端连接四百进制计数器(U10)的脚CLK端，四百进制计数器(U10)的脚(C0～C8)的九个端、缓冲器(U11)的输出端分别连接幅值调节模块(6)的第二数据十个输入端之一。
4.根据权利要求1所述的颗粒碰撞噪声检测仪的振动台驱动系统，其特征在于幅值调节模块(6)由八位存储器(U12)、第一DA转换芯片(U13)、第二DA转换芯片(U14)、第一运算放大器(U15)、第二运算放大器(U16)、电位器(W1～W4)组成；八位存储器(U12)的脚(10～3)的八个端、脚25、脚24端分别连接频率调节模块(5)的十个数据输出端之一，八位存储器(U12)的脚21、脚23、脚2、脚26、脚27、脚1、脚20、脚22端相互连接并接地，八位存储器(U12)的脚(11～13)、脚(15～19)的八个端分别连接第二DA转换芯片(U14)的脚(7～4)的四个端、脚(16～13)的四个端之一，第二DA转换芯片(U14)的脚1、脚17、脚18、脚2端相互连接并接地，第二DA转换芯片(U14)的脚19接电源(+VCC)端，第一DA转换芯片(U13)的脚1、脚17端相互连接并连接智能控制模块(4)第二控制数据输出端，第一DA转换芯片(U13)的脚(13～16)的四个端、脚(4～7)的四个端分别连接频率调节模块(5)的八个数据输入端、液晶显示器(2)的八个显示数据输入端、智能控制模块(4)的八个数据输出端之一相连接，第一DA转换芯片(U13)的脚2、脚18端相互连接并接地，第一DA转换芯片(U13)的脚19端接电源(+VCC)端，第一DA转换芯片(U13)的脚20端接电源(+VCC)端，第一DA转换芯片(U13)的脚9端连接电位器(W1)的一个固定端，电位器(W1)的滑动端连接电位器(W1)的另一个固定端并与第一运算放大器(U15)的输出端脚6、第二DA转换芯片(U14)的脚8端相连接，第一DA转换芯片(U13)的脚12端连接第一运算放大器(U15)的同相输入端脚3并接地，第一DA转换芯片(U13)的脚11端连接第一运算放大器(U15)的反相输入端脚2，第一运算放大器(U15)的脚7端接电源(+Ec)端，第一运算放大器(U15)的脚4端连接电位器(W2)的滑动端并连接电源(-Ec)端，第一运算放大器(U15)的脚1端连接电位器(W2)的一个固定端，第一运算放大器(U15)的脚5端连接电位器(W2)的另一个固定端，第二DA转换芯片(U14)的脚12端连接第二运算放大器(U16)的同相输入端脚3并接地，第二DA转换芯片(U14)的脚11端连接第二运算放大器(U16)的反相输入端脚2，第二DA转换芯片(U14)的脚9端连接电位器(W4)的一个固定端，电位器(W4)的滑动端连接电位器(W4)的另一个固定端并接第二运算放大器(U16)的输出端脚6，第二运算放大器(U16)的脚4端连接电位器(W3)的滑动端并接电源(-Ec)端，第二运算放大器(U16)的脚1端连接电位器(W3)的一个固定端，第二运算放大器(U16)的脚5端连接电位器(W3)的另一个固定端，第二运算放大器(U16)的脚7端接电源(+Ec)端。
5.根据权利要求1所述的颗粒碰撞噪声检测仪的振动台驱动系统，其特征在于功率放大模块(7)由功率放大芯片(U17)、电阻(R4～R8)、电容(C4～C6)组成；第二运算放大器(U16)的脚6端连接功率放大芯片(U17)的反相输入端脚4并接电阻(R4)的一端，电阻(R4)的另一端接地，功率放大芯片(U17)的脚3端连接电容(C4)的一端并接电源(+VS)端，电容(C4)的另一端接地，功率放大芯片(U17)的同相输入端脚5、电阻(R5)的一端、电阻(R6)的一端与电容(C6)的一端相连接，电阻(R5)的另一端连接功率放大芯片(U17)的脚7端，电阻(R6)的另一端连接电阻(R8)的一端并接地，电容(C6)的另一端连接功率放大芯片(U17)的脚2端，功率放大芯片(U17)的脚6端连接电容(C5)的一端并接电源(-VS)端，电容(C5)的另一端接地，功率放大芯片(U17)的输出端脚8连接电阻(R7)的一端，电阻(R7)的另一端、电阻(R8)的另一端与功率放大芯片(U17)的脚1端相连接并接振动台(8)的信号输入端。
全文摘要
颗粒碰撞噪声检测仪的振动台驱动系统，它涉及的是颗粒碰撞噪声检测仪系统。(1)的控制数据信号输出端连接(4)的键盘控制信号输入端，(2)的控制数据输入端连接(4)的控制数据信号输出端，(3)的通信数据输出输入端连接(4)的通信数据输入输出端，(5)的控制数据输入端连接(4)的第一控制数据输出端，(2)、(5)的数据输入端、(6)的第一数据输入端与(4)的数据输出端相连接，(6)的控制信号输入端连接(4)第二控制数据输出端，(5)的数据输出端连接(6)的第二数据输入端，(6)的功率驱动信号输出端连接(7)的信号输入端，(7)的功率驱动信号输出端与(8)的信号输入端相连接。本发明能使振动台实现振动动作、手动冲击动作、扫频动作、混合方式动作，它具有可编程、集成度高等优点。
文档编号G01M7/00GK1603769SQ20041004404
公开日2005年4月6日 申请日期2004年11月12日 优先权日2004年11月12日
发明者王淑娟, 张辉, 王世成, 余琼, 周学, 翟国富 申请人:哈尔滨工业大学