进来，在5、6线制下，若单个通道没有频率，表示没有频率通道对应的次级线圈断线或短路，若两个同时没有频率则表示初级线圈断线或短路，或者所有线同时断线或短路。
[0044]2、通道电路故障；通道电路故障一般为通道电路的器件性能、参数发生偏移，通道电路主要由运放、电阻、电容组成，且均为低通滤波电路，当发生故障时，表现为输出信号相位和幅值与输入信号的相位和幅值出现偏差，因为在初始化使用时，记录了正常情况下的幅值和相位差，在实际使用中，通过计算获得因为环境改变引起的幅值和相位差，超过设计偏移量，就表示通道电路出现故障，如初始相位偏差为3度，因为温度、湿度引起的相位偏差最大到±2度，在实际使用中，当测量到相位偏差小于I度或者大于5度时，就表示通道故障。同理，幅值也有一个合理范围，超过范围即表示故障，这两个参数会同时变化，但是因为幅值正常范围比较大，而参数变化引起的变化较小，除非故障的厉害，一般不容易判断出故障。
[0045]3,LVDT吊杆故障；当LVDT出现吊杆时，若LVDT垂直安装，LVDT的中心杆将以减速度为G的加速度掉下，同时会反应到信号幅值变化上，其变化速率也是a*G，其中a为初级信号次级信号比，一般为1，可通过初始化使用时根据输出幅值和输出幅值最大值获取。当检测到幅值信号出现这个加速度变化时，就可以初步判断吊杆，进行预报警，此时可锁定LVDT输出信号，减小影响。若加速度不能确认，则继续检测信号，当LVDT继续掉下，当中心杆从LVDT掉出时，此时次级信号会表现反向变化，直到稳定到一个正常范围的值，若出现反向后稳定，则可确认为吊杆，正式报警。若LVDT平置，吊杆后中心杆位置将不会发生变化，信号卡死，这种情况不能判断，需要外部信息进行辅助判断。
[0046]通过偏差范围确定内部故障和外部故障，即通道电路故障和接线故障，故障判断全面。
[0047]驱动电路3技术上可通过晶体管、功率预防等多种手段实施，幅值调理电路5可通过运放实现，比较常规，A/D转换模块6推荐采用SAR型AD芯片，技术成熟，在本应用中性价比高，包络解析模块7搭载标准包络解析算法，因为输入的数据与采集的信号相位差固定，所以效果更接近理论，故障判断模块8搭载故障判断算法，实质上是特征值判断，设定正常特征值范围以及已知的故障特征值，可以分辨已知故障、正常情况或者未知故障，易实现。
[0048]频率发生电路I的频率输出一般为I?5KHz，幅值一般为I?24V，幅值、频率具体值根据所配接的LVDT传感器4的要求设置，模拟滤波电路2的截止频率一般为1K左右，优选二阶低通滤波，驱动电路3优选采用晶体管进行功率驱动，对于单电源供电，采用单个三级管配合模拟滤波电路2实现，将输出电压引入模拟滤波电路2进行反馈。幅值调理电路5采用通用运算放大器实现，放大倍数通过数字电位器进行调节，A/D转换模块6通过通用SAR型AD芯片实现，采样率大于50KSPS。
[0049]参见图2，本发明LVDT传感器信号检测方法，包括以下步骤:
[0050]第一步、使LVDT传感器4的初级线圈输出正弦O相位，延时之后，根据次级线圈采集到的信号进行相位判断，若次级线圈采集到的相位与输出的初级线圈相位差大于0，按照相位调节的最小分辨率减延时，若相位小于0，按照相位调节的最小分辨率加延时，次级线圈重新采集信号进行相位判断，直至相位为差为0，记录延时数据；最小分辨率是调节相位的能力，这里的O是一个范围，该最小分辨率达到I度就足够了。
[0051]第二步、按照所记录延时数据，LVDT传感器4的次级线圈进行信号采集，若LVDT传感器4初级线圈相位为正弦90°或180°，对LVDT传感器4的输入频率进行数字低通滤波，通过包络解析模块7判断幅值是否在正常范围内，若在，输出信号，反之报警；gLVDT传感器4初级线圈相位为0，通过故障判断模块8判断相位是否在正常范围内，若在，LVDT传感器4的次级线圈重新进行信号采集，反之报警；
[0052]第三步、LVDT传感器4的次级线圈按照所记录延时数据进行信号采集时，通过故障判断模块8判断加速度是否在吊杆范围内，同时对包络解析模块7发出数字低通滤波锁定输出命令以及对故障判断模块8发出加速度信号确认判断，若故障判断模块8确认加速度处于吊杆范围内，则发出报警，反之解除包络解析模块7的数字低通滤波锁定；
[0053]第四步、LVDT传感器4故障分析判断，具体如下；
[0054]①初级线圈或次级线圈发生断线、短路:LVDT传感器4分为三、四、五、六线制，在三、四线制下次级线圈没有采集到频率，表示初级线圈断线或短路，或者所有线圈同时断线或短路；在五、六线制下，若单个通道没有频率，表示该通道对应的次级线圈断线或短路，若两个通道同时没有频率则表示初级线圈断线或短路，或者所有线圈同时断线或短路；
[0055]②通道电路故障:输出信号相位和幅值与输入信号相位和幅值出现偏差超过设计偏移量;
[0056]③传感器吊杆故障:将LVDT传感器4垂直安装，当检测到幅值信号出现加速度变化时，初步判断吊杆，进行预报警，此时发送锁定输出命令；当中心杆从LVDT传感器4掉出时，次级信号会表现反向变化，直到稳定到一个正常范围的值，此时确认吊杆，正式报警。
[0057]本发明LVDT传感器信号检测电路能够完全替代集成模拟芯片AD698，并且附加了故障诊断功能，频率参数采集全面，诊断覆盖率提高，包络解析模块7和故障判断模块8通过数字化的方式对信息进行处理，数字实现能够根据当前信息及历史信息进行智能化管理。
【主权项】
1.一种LVDT传感器信号检测电路，其特征在于:包括频率发生电路(I)，频率发生电路(I)依次经模拟滤波电路(2)和驱动电路(3)连接LVDT传感器(4)，LVDT传感器(4)的次级线圈依次经过幅值调理电路(5)和A/D转换模块(6)后，分别连接用于寻找所采集频率每个周期最大值的包络解析模块(7)以及分析所采集频率参数的故障判断模块(8)。2.根据权利要求1所述的LVDT传感器信号检测电路，其特征在于:所述的频率发生电路(I)产生的是数字正弦波码值，并根据设定的频率和幅值进行输出。3.根据权利要求2所述的LVDT传感器信号检测电路，其特征在于:所述的频率发生电路(I)输出电压值的更新频率大于需要输出的正弦波频率16倍以上，PffM基频频率大于输出电压值的更新频率10倍以上。4.根据权利要求2所述的LVDT传感器信号检测电路，其特征在于:所述的模拟滤波电路(2)包括用于将频率发生电路(I)输出电压变成连续正弦波的低通滤波器。5.根据权利要求1所述的LVDT传感器信号检测电路，其特征在于:所述的驱动电路(3)包括用于降低直流电对LVDT传感器(4)线圈磁路影响的电容。6.根据权利要求1所述的LVDT传感器信号检测电路，其特征在于:所述的LVDT传感器⑷分为三、四、五、六线制；对于三、四线制LVDT传感器(4)，次级线圈依次经过幅值调理电路(5)和A/D转换模块(6)后，分别连接包络解析模块(7)和故障判断模块(8);对于五、六线制LVDT传感器(4)，增加附加通道(9)，附加通道(9)具有与三、四线制LVDT传感器(4)次级线圈所接相同的电路，使两路次级线圈分别独立检测。7.根据权利要求1所述的LVDT传感器信号检测电路，其特征在于:所述的A/D转换模块(6)采样时机与频率发生电路(I)电压输出更新时机具有可调节确定延时。8.一种LVDT传感器信号检测方法，其特征在于，包括以下步骤: 第一步、使LVDT传感器⑷的初级线圈输出正弦O相位，延时之后，根据次级线圈采集至IJ的信号进行相位判断，若次级线圈采集到的相位与输出的初级线圈相位差大于0，按照相位调节的最小分辨率减延时，若相位小于0，按照相位调节的最小分辨率加延时，次级线圈重新采集信号进行相位判断，直至相位为差为0，记录延时数据； 第二步、按照所记录延时数据，LVDT传感器(4)的次级线圈进行信号采集，若LVDT传感器(4)初级线圈相位为正弦90°或180°，对LVDT传感器(4)的输入频率进行数字低通滤波，通过包络解析模块(7)判断幅值是否在正常范围内，若在，输出信号，反之报警；gLVDT传感器(4)初级线圈相位为0，通过故障判断模块(8)判断相位是否在正常范围内，若在，LVDT传感器(4)的次级线圈重新进行信号采集，反之报警； 第三步、LVDT传感器(4)的次级线圈按照所记录延时数据进行信号采集时，通过故障判断模块(8)判断加速度是否在吊杆范围内，同时对包络解析模块(7)发出数字低通滤波锁定输出命令以及对故障判断模块(8)发出加速度信号确认判断，若故障判断模块(8)确认加速度处于吊杆范围内，则发出报警，反之解除包络解析模块(7)的数字低通滤波锁定； 第四步、LVDT传感器(4)故障分析判断，具体如下； ①初级线圈或次级线圈发生断线、短路=LVDT传感器(4)分为三、四、五、六线制，在三、四线制下次级线圈没有采集到频率，表示初级线圈断线或短路，或者所有线圈同时断线或短路；在五、六线制下，若单个通道没有频率，表示该通道对应的次级线圈断线或短路，若两个通道同时没有频率则表示初级线圈断线或短路，或者所有线圈同时断线或短路； ②通道电路故障:输出信号相位和幅值与输入信号相位和幅值出现偏差超过设计偏移量; ③传感器吊杆故障:将LVDT传感器(4)垂直安装，当检测到幅值信号出现加速度变化时，初步判断吊杆，进行预报警，此时发送锁定输出命令；当中心杆从LVDT传感器(4)掉出时，次级信号会表现反向变化，直到稳定到一个正常范围的值，此时确认吊杆，正式报警。
【专利摘要】一种LVDT传感器信号检测电路及其检测方法，检测电路包括频率发生电路，频率发生电路依次经过模拟滤波电路和驱动电路连接LVDT传感器，LVDT传感器的次级线圈依次经过幅值调理电路和A/D转换模块后，分别连接包络解析模块以及故障判断模块。检测方法首先按照初级线圈输出正弦0相位，延时后判断次级线圈的相位，记录下次级线圈相位为0时所经过的时间，然后再按照所记录延时数据，使LVDT传感器的次级线圈进行信号采集，通过包络解析模块和故障判断模块分别判断信号幅值，相位，加速度是否在正常范围内，对应不同情况得出故障所在。本发明集检测和故障诊断于一体，诊断覆盖率及灵活性较高。
【IPC分类】G01D18/00
【公开号】CN105043430
【申请号】CN201510443620
【发明人】马茗, 方红亮, 罗永超
【申请人】西安强源电气有限公司
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年7月24日