一种新型电感测微仪的制作方法

本发明属于电子技术领域，具体涉及一种新型电感测微仪。

背景技术：

电感测微仪是利用电感传感器(lvdt)的位移变化实现对位移量的显示和传送的仪器，可广泛应用于航天航空，机械，建筑，纺织，铁路，煤炭，冶金，塑料，化工以及科研院校等国民经济各行各业，是可以用来测量伸长,振动,物体厚度，膨胀等的高技术产品。

电感测微仪是利用电感传感器的电磁感应原理，实现位移量变化引起传感器电感量变化，再把这个变化通过电路检测出来，实现指针显示或数字显示的一种精密仪器。

电感传感器结构由磁芯、磁套、初级线圈、次级线圈组成，也可以采用自感原理，取出中间抽头做次级输出；初级线圈、次级线圈分布在线圈骨架上，磁芯可以在线圈内部自由移动。当初级线圈加上一定频率的交流电压时，磁芯在线圈内移动就改变了空间的磁场分布，从而改变了初、次级线圈之间的互感量，次级线圈就产生不同的感应电压，这样就将磁芯的位移量变成了交流电压信号输出。

传统的电感测微仪原理框图如图1。

传统电路里激励传感器的正弦波由lc振荡器产生，由于其电路是电感三点式的结构的局限性，产生的正弦波存在频率的稳定性不佳，幅度稳定性也不理想，从而影响整个测量系统的稳定性。

传统电路里的相敏整流环节是由四个二极管组成的桥式整流电路组成，由于二极管的非线性，及对温度敏感性，决定了整个系统的线性和温度稳定性存在不足。

技术实现要素：

本发明的目的是提出一种新型电感测微仪，使其能提升电感测微仪的精度和稳定性。

本发明为完成上述目的采用如下技术方案：

一种新型电感测微仪，在正弦波发生器环节采用数字合成技术合成正弦波，给传感器提供单一频率的正弦波信号,使频率和幅度稳定性得到提高；为了提高传感器的线性度和稳定性，消除相敏整流电路带来的非线性和不稳定因素，采取直接对交流信号采样分析，从而获取传感器的更早期的完整数据；进一步，cpu调用存储于芯片内部的rom里的正弦波数据，发送到dac端口，dac输出相应的正弦波电压，经带通滤波并放大后输出单一频率正弦波到传感器输入端osc,完成对传感器的信号激励；传感器输出的交流信号经过运算放大后输出到隔直电容，再经由偏置电路偏置，给交流信号提供一个直流电平，得到一个包含交流分量的直流信号，输出到adc进行采样；把得到的数字信号采用傅里叶变换软件分析，根据dac输出时序由傅里叶变换软件计算出交流信号的幅度和相位，得到传感器的位移量值；更进一步，采用st意法半导体公司的stm32h750芯片，所述的stm32h750芯片内置有12bit的dac和16bit的adc。

采用本发明技术方案所获得的电感测微仪，测量精度和稳定性均得到了大幅提升。

附图说明

图1为传统的电感测微仪原理框图。

图2为本发明的原理框图。

图3为本发明dac正弦波合成电原理图。

图4为传感器输出信号处理电原理图。

具体实施方式

结合附图和具体实施例对本发明加以说明；

如图2、图3、图4所示的一种新型电感测微仪，采用st意法半导体公司的stm32h750芯片，其内置有12bit的dac（数模转换器）和16bit的adc（模数转换器）；cpu调用存储于芯片内部的rom里的正弦波数据，发送到dac端口，dac输出相应的正弦波电压；经过r1,c1,r2,c2组成的带通滤波电路并由运算放大器n1a放大后加载到传感器的输入端，给传感器提供单一频率的正弦波信号，作为传感器的激励信号；此信号是与单片机晶振频率密切关联的，所以频率非常准确稳定；传感器输出信号经过运算放大器n1b放大后由7脚输出到cx1隔直电容，经由rp1,rp2组成的偏置电路偏置得到一个包含交流分量的直流信号，直接送进adc进行采样；把得到的数字信号采用fft（傅里叶变换软件）进行分析，根据dac输出时序准确计算出交流信号的幅度和相位，得到传感器的位移量值；把数据送到lcd显示器，可以更直观看到传感器的位移量，通过rs232通讯口，可以把数据输出到外部设备。

技术特征：

1.一种新型电感测微仪，其特征在于：在正弦波发生器环节采用数字合成技术合成正弦波，给传感器提供单一频率的正弦波信号；采取直接对交流信号采样分析，从而获取传感器的更早期的完整数据；进一步，cpu调用存储于芯片内部的rom里的正弦波数据，发送到dac端口，dac输出相应的正弦波电压，经带通滤波并放大后输出单一频率正弦波到传感器输入端osc,完成对传感器的信号激励；传感器输出的交流信号经过运算放大后输出到隔直电容，再经由偏置电路偏置，给交流信号提供一个直流电平，得到包含交流分量的直流信号，输出到adc进行采样；把得到的数字信号采用傅里叶变换软件分析，根据dac输出时序由傅里叶变换软件计算出交流信号的幅度和相位，得到传感器的位移量值；更进一步，采用st意法半导体公司的stm32h750芯片，所述的stm32h750芯片内置有12bit的dac和16bit的adc。

技术总结
本发明属于电子技术领域，提出一种新型电感测微仪。提出的一种新型电感测微仪在正弦波发生器环节采用数字合成技术合成正弦波，给传感器提供单一频率的正弦波信号，采取直接对交流信号采样分析；CPU调用存储于芯片内部的ROM里的正弦波数据，发送到DAC端口，DAC输出相应的正弦波电压，经带通滤波并放大后输出单一频率正弦波到传感器输入端OSC,完成对传感器的信号激励；传感器输出信号经运算放大器放大，再由偏置电路偏置，得到包含交流分量的直流信号，输出到ADC进行采样；数字信号采用傅里叶变换软件分析，根据DAC输出时序计算出交流信号的幅度和相位，得到传感器的位移量值。本发明的测量精度和稳定性均得到了大幅提升。

技术研发人员：王普群;李根生
受保护的技术使用者：洛阳瑞研电子科技有限公司
技术研发日：2020.04.30
技术公布日：2020.06.26