一种位移传感器解调系统及解调方法与流程

本发明涉及一种位移传感器解调方法及采用此解调系统的解调方法。

背景技术：

1、电感式位移传感器具有测量精度高、稳定性好、响应速度快、抗干扰能力强等优点，广泛应用于位移测量、位置控制和振动测量等领域，尤其在电液比例阀控制系统中，电感式位移传感器以其高精度、高响应和抗干扰强的特点经常应用于阀芯的位置检测。电液比例阀的阀芯包含单向运动和双向运动，对不同的运动方向的位移传感器，一般采用不同的解调控制系统，需要设计多种解调电路。对不同的位移传感器，采用不同的激励信号能够获得不同的检测性能，但改变激励源也需要改变解调系统。位移传感器解调系统中，一般采用微处理器对输出信号进行处理，但不同的微处理器能够处理的电压范围不同，当改变微处理器的型号时，可能导致位移传感器解调信号与微处理器处理电压范围不匹配，这会影响传感器的位置采集精度和分辨率。为了解决位移传感器多激励源、多向运动和解调信号与微处理匹配的问题，设计一种通用性强、匹配性高、解调性能好、可调范围大的位移传感器解调系统非常重要。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供一种位移传感器解调系统及解调方法。

2、为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种位移传感器解调系统，包括多激励源、微处理器、电-机械转换器、与被驱动元件连接的位移传感器、可调放大电路、相敏检波器、滤波器以及电压调节器；

3、多激励源，用于给电-机械转换器、位移传感器提供适配的激励信号；

4、可调放大电路，用于将位移传感器输出的原始信号进行信号的放大，形成放大信号并传递至相敏检波器；

5、相敏检波器，微处理器输出参考信号传输至相敏检波器，相敏检波器利用参考信号对放大信号进行调制，获得单向幅值变化的电压信号；

6、滤波器，将交流的电压信号转换成直流的电压信号，并传递至电压调节器；

7、电压调节器，与所述可调放大电路配合对应形成双重电压调节，电压调节器用于对电压信号进行细调节，可调放大电路用于对电压信号进行粗调节，经过粗调节与细调节结合的方式使得电压信号幅值变化范围调整至微处理器的电压检测范围内，最后输入至微处理器。

8、作为优选的技术方案，所述多激励源包括多种与不同位移传感器适配的激励源。

9、另一优选的技术方案，解调方法，包括：

10、s1、根据位移传感器的类型预设对应的激励信号；

11、s2、系统供电启动，参考电压信号输入至微处理器，经过a/d转换后给电-机械转换器输入驱动控制信号，电-机械转换器驱动执行元件运动，带动位移传感器的感芯运动，通过检测感芯表征执行元件的位移，感芯运动使线圈输出原始信号；

12、s3、原始信号传输至可调放大电路进行信号的放大，形成放大信号并传输至相敏检波器，同时微处理器输出参考信号传输至相敏检波器，利用参考信号对放大信号进行调制，获得单向幅值变化的电压信号；

13、s4、调制信号传输至滤波器，将交流的电压信号转换成直流的电压信号，并传递至电压调节器，使得电压信号幅值变化范围调整至微处理器的电压检测范围内，最后经过d/a转换后输入至微处理器；

14、电压信号幅值调整方法为：

15、s41、当传递至电压调节器的电压信号幅值变化范围与微处理器的电压检测范围相匹配时，电压调节器不需要进行幅值调整；

16、s42、当传递至电压调节器的电压信号幅值变化范围与微处理器的电压检测范围不匹配时，首先判断是否超出电压调节器的调整范围，当未超出电压调节器的调整范围时，利用电压调节器进行细调节；当超出电压调节器调整范围时，可将原始信号通过可调放大电路对电压信号的幅值进行粗调节，然后再利用电压调节器进行细调节；

17、s5、微处理器将d/a转换获得的电压信号与参考电压信号进行比较，输出信号控制执行元件动作，实现阀芯位置的闭环控制。

18、作为优选的技术方案，当传递至可调放大电路的原始信号为双向电压信号时，首先通过调节可调放大电路的放大倍数来调节电压幅值，形成放大信号，然后利用相敏检波器将双向电压信号调制为单向电压信号，获得单向幅值变化的电压信号。

19、作为优选的技术方案，当放大信号与微处理器输出的参考信号相位不匹配时，通过调整微处理器的参考信号的相位，使参考信号与放大信号的相位相匹配。

20、由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

21、1、位移传感器解调系统通用性高，可采用多种类型的激励源。针对不同位移传感器的结构和工作特性，不同类型的激励源会影响位移传感器的性能(如线性度、分辨率、零位残压等)，选择合适类型的激励信号能够获得很好的位移检测效果，本系统能够实现对多种类型激励源信号的解调。

22、2、位移传感器解调系统通用性高，位移传感器可施加单/双向电压的激励源。采用单/双向电压的激励源，原始信号也会获得单/双向电压的交变电压，采用相敏检波器可以将双向电压信号调制为单向电压信号，获得单向幅值变化的电压信号，从而实现对电压幅值随感芯位移的变化而变化。

23、3、位移传感器解调系统通用性高，单/双向运动的位移传感器均可适用。不管是单向运动的位移传感器还是双向运动的位移传感器，位移传感器解调系统均可对电压幅值进行调节，保证系统输出电压的精度。

24、4、相敏检波器与放大信号的匹配性高。由于激励信号和位移传感器结构的不同，放大信号与相敏检波器接收到的参考信号经常存在相位不匹配性，通过调整微处理器发出的参考信号的相位，可使放大信号与参考信号相位相匹配，从而达到很好的信号调制效果。

25、5、具有双重电压调节功能，电压可调范围大。可调放大电路为粗调节，电压调节器为细调节，通过两者配合调节，可实现不同范围电压的幅值调整，电压调节灵活性更强。

26、6、位移传感器解调系统与微处理器匹配性更强。为了提高位移的检测精度，输入到微处理器的电压变化范围需要与微处理器的电压检测范围相匹配，如若两者不匹配会影响位移的检测精度。采用电压调节器，可实现电压在0-3.3v和0-5v之间进行转换，从而保证位移传感器解调系统与微处理器的匹配性。

技术特征：

1.一种位移传感器解调系统，其特征在于，包括多激励源、微处理器、电-机械转换器、与被驱动元件连接的位移传感器、可调放大电路、相敏检波器、滤波器以及电压调节器；

2.如权利要求1所述的多激励源双重电压调节的双向位移传感器解调方法，其特征在于：所述多激励源包括多种与不同位移传感器适配的激励源。

3.解调方法，其特征在于：应用于权利要求1所述的位移传感器解调系统，所述解调方法包括如下步骤：

4.如权利要求1所述的解调方法，其特征在于：当传递至可调放大电路的原始信号为双向电压信号时，首先通过调节可调放大电路的放大倍数来调节电压幅值，形成放大信号，然后利用相敏检波器将双向电压信号调制为单向电压信号，获得单向幅值变化的电压信号。

5.如权利要求1所述的解调方法，其特征在于：当放大信号与微处理器输出的参考信号相位不匹配时，通过调整微处理器的参考信号的相位，使参考信号与放大信号的相位相匹配。

技术总结
本发明公开了一种位移传感器解调系统及解调方法，其中，解调系统包括多激励源、微处理器、电‑机械转换器、与被驱动元件连接的位移传感器、可调放大电路、相敏检波器、滤波器以及电压调节器；本发明位移传感器解调系统通用性高，可采用多种类型的激励源，位移传感器可施加单/双向电压的激励源，单/双向运动的位移传感器均可适用，相敏检波器与放大信号的匹配性高，还具有双重电压调节功能，电压范围大，电压调节灵活性更强，使得本系统具有通用性强、匹配性高、电压可调范围大、解调性能好等优点。

技术研发人员：李瑞川,李艳超,徐继康,王振龙,贾克涛
受保护的技术使用者：日照海卓液压有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/8