一种高精度、可切换振动烈度、幅度的测量电路的制作方法

本实用新型涉及一种用于旋转机械设备的测量电路，尤其涉及一种高精度、可切换振动烈度、幅度的测量电路。属于测量仪器技术领域。

背景技术：

振动烈度和振动幅度是各类大中型旋转机械设备如汽轮机、发电机、风机、电机、水泵等的主要参数。它们直接反映了设备的振动大小，直接关系到设备的安全。它们接入的信号都为振动速度信号，振动烈度测量的是振动速度的真有效值，振动幅度测量的是振动速度积分后的振动位移的真有效值。

现有的振动测量方式是通过测量信号的有效值来测量反映振动的大小，有效值电路通过运算放大器和二极管对波形求绝对值的相反值，通过运算放大器和电容将交流信号转换成直流信号，从而反映振动的大小，这种结构对于非正弦信号的频率响应差。原先的振动烈度和振动幅度不能随时切换，通过是否焊接电容和更改焊接电阻的值，将电路固定成为测量振动烈度或幅度电路，缺点是实际情况的频响差，不能切换测量。

目前也有针对以上电路改进后的电路，是将有效值电路都更改为真有效值电路，真有效值电路能解决以上电路的频响差问题，通过模数转换芯片ad同时采集振动烈度的真有效值和振动幅度的真有效值，来切换仪表测量的是振动烈度还是振动幅度。缺点是真有效值芯片ad736价钱昂贵，运放数量多，价格昂贵，同时需要的模数转换芯片ad通道多，价格昂贵。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种高精度、可切换振动烈度、幅度的测量电路，提高响应精度，降低成本。

本实用新型涉及解决上述问题所采用的技术方案为：一种高精度、可切换振动烈度、幅度的测量电路，包括积分电路、切换电路、放大电路和真有效值电路，传感器监测到的振动速度信号分两路分别与积分电路和放大电路相连，积分电路的输出与放大电路的输入相连，放大电路的输出与真有效值电路的输入相连，根据切换电路的切换控制信号cs的高、低电平对输入信号的接入方式进行切换控制，当切换控制信号cs为高电平时，输入信号通过放大电路后接入真有效值转换电路；当切换控制信号cs为低电平时，输入信号经过积分电路使输出信号与输入信号的时间积分值成比例，积分后的振动位移信号经过放大电路后接入真有效值转换电路，能够使积分后的信号和原始信号的幅值相等，让真有效值转换电路出来的电压相等。

优选地，所述放大电路包括运算放大器u4、电阻r06、r07、r08和调节电位器rp01，所述电阻r06与运算放大器u4的负输入端连接，电阻r07一端与运算放大器u4的正极连接，另一端接地，电阻r08连接于运算放大器u4的负极和输出端之间，所述调节电位器rp01连接在电阻r08的一端与运算放大器u4的输出端之间。

优选地，所述切换电路包括模拟开关u2、u3、u5，三极管q1、电阻r04、r05，所述模拟开关u2连接在积分电路的输出端与放大电路的输入端之间，外部切换控制信号cs通过电阻r04后与q1的基极相连，q1的发射极接地，集电极一路通过电阻r05后接电源，另一路与模拟开关u2相连，所述模拟开关u3连接在输入信号与放大电路之间，外部切换控制信号cs接入u3，所述模拟开关u5连接在放大电路的rp01两端，外部切换控制信号cs接入u3。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

1、本实用新型适用于纯硬件电路的变送器和测振表，通过调节电位器能够让烈度和幅度的量程输出电压相等，纯硬件电路更加安全可靠。

2、将传感器的振动位移信号和传感器信号积分后的振动位移信号通过切换电路接入真有效值转换芯片，节省一个有效值转换芯片，并且能测量振动速度、振动位移。

3、本实用新型通过切换控制信号cs的高低电平选择，配合模拟开关、三极管和控制器来实现测量电路振动幅度和振动烈度的切换，响应精度高，测量准确。

附图说明

图1为本实用新型一种高精度、可切换振动烈度、幅度的测量电路的电路原理图。

图2为本实用新型实施例中积分电路的电路原理图。

图3为本实用新型实施例中放大电路的电路原理图。

图4为本实用新型实施例中真有效值电路的电路原理图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

如图1所示，本实施例中的一种高精度、可切换振动烈度、幅度的测量电路，包括积分电路、切换电路、放大电路和真有效值电路，传感器监测到的振动速度信号分两路分别与积分电路和放大电路相连，根据切换电路的切换控制信号cs的高、低电平对输入信号的接入方式进行切换控制，当切换控制信号cs为高电平时，输入信号通过放大电路后接入真有效值转换电路，节省一个有效值转换芯片；当切换控制信号cs为低电平时，振动速度信号经过积分电路后变为振动位移输出信号，与输入信号的时间积分值成比例，积分后的信号经过放大电路后接入真有效值转换电路，能够使积分后的信号和原始信号的幅值相等，让真有效值转换电路出来的电压相等。

如图2所示，所述积分电路包括运算放大器u1、电阻r01、电阻r02、电阻r03和电容c01，传感器监测到的振动速度信号in经过电阻r01后接到运算放大器u1的负极，运算放大器u1的正极通过电阻r02后接地，所述电容c01接在运算放大器u1的负极和输出端之间，所述电阻r03连接在电容c01两端，振动速度信号经过积分之后变为振动位移信号out。

如图3所示，所述放大电路包括运算放大器u4、电阻r06、r07、r08和调节电位器rp01，所述电阻r06与运算放大器u4的负输入端连接，电阻r07一端与运算放大器u4的正极连接，另一端接地，电阻r08连接于运算放大器u4的负极和输出端之间，所述调节电位器rp01连接在电阻r08的一端与运算放大器u4的输出端之间。

如图4所示，所述真有效值电路包括型号为ad736的真有效值转换芯片u6，电阻r09、r10、r11、r12、r13、r14，电容c02、c03，运算放大器u7，所述电阻r09一端与放大电路的输出相连，另一端通过电容c02与真有效值转换芯片u6的输入引脚vin相连，所述电阻r10和r11的一端分别接在电容c02的两端，另一端接地，在真有效值转换芯片u6的引脚cc和引脚com之间连接有电解电容e01，所述引脚com通过电阻r12后接到运算放大器u7的负极，在真有效值转换芯片u6的引脚cf和引脚ouput之间连接有电解电容e03，引脚-vs和引脚cav之间连接有电解电容e02，所述真有效值转换芯片u6的引脚ouput通过电阻r13后接到运算放大器u7的正极，所述电阻r14接在运算放大器u7的负极和输出端之间，所述电容c03的一端接在电阻r13和u7的正极之间，另一端接地，运算放大器u7的输出作为测量电路的输出。

所述切换电路包括模拟开关u2、u3、u5，三极管q1、电阻r04、r05，所述模拟开关u2连接在积分电路的输出端与放大电路的输入端之间，外部切换控制信号cs通过电阻r04后与q1的基极相连，q1的发射极接地，集电极一路通过电阻r05后接电源，另一路与模拟开关u2相连，所述模拟开关u3连接在输入信号与放大电路之间，外部切换控制信号cs接入u3，所述模拟开关u5连接在放大电路的rp01两端，外部切换控制信号cs接入u3。

当测量振动烈度时cs为高电平，当切换控制信号cs为高电平时，模拟开关u3、u5开关闭合，q1导通，模拟开关u2的控制脚为低电平，模拟开关u2开关不闭合。模拟开关u3闭合使信号直接接入放大电路，模拟开关u5闭合，短路放大器的电位器rp01，使放大电路的增益变小。

测量振动幅度的时候cs为低电平，当切换控制信号cs为低电平时，模拟开关u3、u5开关不闭合，q1不导通，模拟开关u2的控制脚为高电平，模拟开关u2开关闭合。模拟开关u2闭合使积分器接入放大电路，模拟开关u5不闭合，电位器rp01接入放大电路，使放大电路的增益变大，调节电位器rp01，能够使积分后的信号和原始信号的幅值相等，让真有效值转换电路出来的电压相等。

通过切换电路接入真有效值转换芯片，节省一个有效值转换芯片，

除上述实施例外，本实用新型还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本实用新型权利要求的保护范围之内。