專利名稱：一體化振動(dòng)變送器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種振動(dòng)變送器。尤其是一體化振動(dòng)變送器。
背景技術(shù)：
振動(dòng)變送器是通過振動(dòng)監(jiān)測傳感來實(shí)現(xiàn)的，現(xiàn)有的振動(dòng)變送器采用速度傳感器，現(xiàn)有的絕對(duì)式速度傳感器是目前較常見的一種振動(dòng)傳感器，當(dāng)傳感器的外殼6固定在振動(dòng)物體上時(shí)，整當(dāng)傳感器的外殼6固定在振動(dòng)物體上時(shí)，整個(gè)傳感器跟著振動(dòng)物體一起振動(dòng)，而處在空氣間隙內(nèi)的振動(dòng)線圈7是用很軟的簧片1、8固定在外殼上的，其自振頻率"n較低。當(dāng)自振頻率o > 1.5con時(shí)，動(dòng)線圈處在相對(duì)(相對(duì)與傳感器外殼)靜止?fàn)顟B(tài)，線圈與磁鋼之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，動(dòng)線圈切割磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電勢E。然而現(xiàn)有振動(dòng)變送器中對(duì)絕對(duì)式速度傳感器的測量還有待于改進(jìn)，以對(duì)所有的振動(dòng)幅度均進(jìn)行感應(yīng)并測量?，F(xiàn)有振動(dòng)變送器振動(dòng)監(jiān)測保護(hù)儀使用的范圍相對(duì)受限。圖2絕對(duì)式速度傳感器結(jié)構(gòu)，1、8_簧片；
2-永久磁鋼；3-阻尼杯；4_導(dǎo)磁體；5-連接桿；6_外殼；7_動(dòng)線圈；9_引出線接頭。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提出一體化振動(dòng)變送器，對(duì)絕對(duì)式速度傳感器的測量進(jìn)行
改進(jìn)，以對(duì)所有的振動(dòng)幅度均進(jìn)行感應(yīng)并測量。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一體化振動(dòng)變送器，包括電源電路、振動(dòng)傳感器
和測量電路、微處理器、顯示和報(bào)警指示、操作按鈕，開關(guān)量輸出電路構(gòu)成，其特征是振動(dòng)傳感器采用速度傳感器，信號(hào)處理電路包括烈度處理電路、振幅處理電路、加速度處理電路、并設(shè)有切換開關(guān)、信號(hào)處理電路接振動(dòng)傳感器的輸入分別連接并聯(lián)的烈度信號(hào)處理電路和
振幅處理電路和加速度處理電路，處理電路輸出連接A/D轉(zhuǎn)換電路、A/D轉(zhuǎn)換電路連接微處
理器的數(shù)字輸入端口 ，微處理器總線連接數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，微處理輸出端連接顯示和報(bào)警指示、操作按鈕，開關(guān)量輸出。另還包括液晶顯示屏、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和電源電路組成。 傳感器采用絕對(duì)式速度傳感器，外殼6固定在振動(dòng)物體上時(shí)，整當(dāng)傳感器的外殼6固定在振動(dòng)物體上時(shí)，整個(gè)傳感器跟著振動(dòng)物體一起振動(dòng)，而處在空氣間隙內(nèi)的振動(dòng)線圈7是用很軟的簧片1、8固定在外殼上的。振動(dòng)變送器的測量電路接振動(dòng)傳感器的輸入分別連接并聯(lián)的烈度處理電路、振幅處理電路、加速度處理電路，并通過切換開關(guān)電路將其輸出連接信號(hào)整理和A/D轉(zhuǎn)換電路，A/D轉(zhuǎn)換電路連接中央處理器(微處理器)的數(shù)字輸入端口 ，微處理器總線連接數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，微處理輸出端連接顯示和報(bào)警指示、操作按鈕，開關(guān)量輸出。當(dāng)然還設(shè)有電源電路。 本實(shí)用新型的改進(jìn)是微處理器輸出端連接D/A轉(zhuǎn)換電路并連接電流輸出電路。本實(shí)用新型的振動(dòng)傳感器輸出的振動(dòng)信號(hào)由中央處理器控制切換開關(guān)選擇不同的信號(hào)處理電路。再由整理電路把信號(hào)整理成A/D轉(zhuǎn)換器能識(shí)別的直流電壓，在由A/D轉(zhuǎn)換電路把電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成中央處理器能識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，再經(jīng)過中央處理器對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行集中的運(yùn)算、處理、控制，然后去輸出電流信號(hào)、開關(guān)量信號(hào)等等。[0007] 本實(shí)用新型的特點(diǎn)是這是一種對(duì)絕對(duì)式速度傳感器的測量進(jìn)行改進(jìn)并對(duì)所有的振動(dòng)幅度均進(jìn)行感應(yīng)并測量提出一體化振動(dòng)變送器。

圖1是本實(shí)用新型的框圖 圖2絕對(duì)式速度傳感器結(jié)構(gòu) 圖3積分及調(diào)整電路 圖4高精度峰值檢波器及調(diào)整電路 圖5是V/J是轉(zhuǎn)換電路 1、8_簧片；2-永久磁鋼；3-阻尼杯；4-導(dǎo)磁體；5-連接桿；6-外殼；7-動(dòng)線圈；
9-引出線接頭。
具體實(shí)施方式如圖1所示，該一體化振動(dòng)變送器主要由振動(dòng)速度傳感器、切換開關(guān)、烈度處理電
路、振幅處理電路、加速度處理電路、信號(hào)整理電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、微處理器、液晶顯示屏、
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和電源電路等組成。振動(dòng)傳感器輸出的振動(dòng)信號(hào)由微處理器控制切換開關(guān)選擇
不同的信號(hào)處理電路。再由整理電路把信號(hào)整理成A/D轉(zhuǎn)換器能識(shí)別的直流電壓，在由A/D
轉(zhuǎn)換電路把電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成微處理器能識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，再經(jīng)過微處理器對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)
行集中的運(yùn)算、處理、控制，然后去輸出電流信號(hào)、開關(guān)量信號(hào)等等。 絕對(duì)式傳感器的結(jié)構(gòu)如圖2所示 當(dāng)傳感器的外殼6固定在振動(dòng)物體上時(shí)，整個(gè)傳感器跟著振動(dòng)物體一起振動(dòng)，而
處在空氣間隙內(nèi)的振動(dòng)線圈7是用很軟的簧片1、8固定在外殼上的，其自振頻率"n較低。
當(dāng)自振頻率"> 1.5"n時(shí)，動(dòng)線圈處在相對(duì)(相對(duì)與傳感器外殼)靜止?fàn)顟B(tài)，線圈與磁鋼
之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，動(dòng)線圈切割磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電勢E : E二BLv式中B——磁場強(qiáng)度L——感應(yīng)線圈磁場強(qiáng)度 v——相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度 當(dāng)B、L一定時(shí)，輸出電勢E正比于振動(dòng)速度v，所以稱它為速度傳感器。又因?yàn)槠湔駝?dòng)的相對(duì)速度是相對(duì)于空間某一靜止點(diǎn)而言，故又稱絕對(duì)式速度傳感器，或稱地震式速度傳感器。 振動(dòng)變送器的測量電路接振動(dòng)傳感器的輸入分別連接并聯(lián)的烈度處理電路、振幅處理電路、加速度處理電路，并通過切換開關(guān)電路將其輸出連接信號(hào)整理和A/D轉(zhuǎn)換電路，A/D轉(zhuǎn)換電路連接微處理器(微處理器)的數(shù)字輸入端口，微處理器總線連接數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，微處理輸出端連接顯示和報(bào)警指示、操作按鈕，開關(guān)量輸出。當(dāng)然還設(shè)有電源電路。[0021] 振動(dòng)信號(hào)處理電路振動(dòng)信號(hào)把現(xiàn)場振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成交流毫伏信號(hào)送至積分電路進(jìn)行烈度/振幅轉(zhuǎn)換，然后送至高精度峰值檢波器將交流信號(hào)轉(zhuǎn)換成直流信號(hào)，經(jīng)過電壓/電流轉(zhuǎn)換電路把直流電壓轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的模擬量信號(hào)4 20mA。 由振動(dòng)速度傳感器原理可知振動(dòng)速度傳感器輸出的電壓Ui正比于振動(dòng)速度v，而振動(dòng)位移D與振動(dòng)速度v的關(guān)系是正比例關(guān)系，因此要取得振動(dòng)位移(振幅)成正比的信號(hào)，速度傳感器輸出電壓信號(hào)必須經(jīng)過積分處理?？杉兎e分由于對(duì)放大器本身的失調(diào)電壓、失調(diào)電流進(jìn)行積分，其輸出可能處于完全飽和狀態(tài)，導(dǎo)致直流漂移。因此需要在積分電容上并聯(lián)一個(gè)電阻R2-C，可以產(chǎn)生支流反饋，減少運(yùn)放的直流漂移，并對(duì)失調(diào)進(jìn)行補(bǔ)償。另外電阻R2-C阻值不能取太大，否則對(duì)抑制直流漂移不夠，影響精度。取的太小，則會(huì)降低積分的輸入電阻，電路中取100K，此外電容C3-C—般不超過1 ii F，電路中取O. 33ii F。積分電路圖如圖3所示。圖中 <formula>formula see original document page 5</formula>[0024] <formula>formula see original document page 5</formula> <formula>formula see original document page 5</formula>[0026] <formula>formula see original document page 5</formula> 若Ui為階躍電壓時(shí)Uo(t)--;Ui(t) 此外，積分電路后面需要加一個(gè)耦合電容C6-C，進(jìn)行隔直處理。然后把信號(hào)通過運(yùn)算放大器進(jìn)行調(diào)整，再隔直處理。然后，需要把積分處理出來的交流信號(hào)轉(zhuǎn)換成我們需要的峰值對(duì)應(yīng)的直流電壓信號(hào)。因此，需要用高精度峰值檢波器把前面處理的信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。[0030] 如圖4高精度峰值檢波器電路圖。圖中電路是反相型峰值檢波器。運(yùn)放LM064A組成一個(gè)差動(dòng)放大電路，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行放大及調(diào)整。D2-C為半波檢波二極管，C10-C為存儲(chǔ)電容，電阻R8-C和R13-C組成反饋電路。LM064A對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行反相放大，當(dāng)D2-C導(dǎo)通，Dl-C截止時(shí)，被LM064A放大的輸出電壓通過D2-C對(duì)電容C10-C充電，使Uo跟隨Ui ;當(dāng)Dl-C導(dǎo)通，D2-C截止時(shí)，電容C10-C與LM064A隔離，Uo保持Ui的峰值電壓。因此，只要輸出與輸入電壓不等，負(fù)反饋的作用是不斷的對(duì)輸出電壓進(jìn)行校正，直到兩者相等為止。所以D2-C的導(dǎo)通電阻、LM064A的失調(diào)和漂移、共模誤差等因素對(duì)精度的影響被大大削弱，是輸出電壓隨輸入電壓而變化，這就是該峰值檢波器電路具有高精度的原因。[0031] 電容C10-C的數(shù)值的選取也很重要。過小時(shí)，充電速度快，但因LM064A和反饋回路速度跟不上，引起超前誤差，同時(shí)放電也很快，引起維持誤差；而過大時(shí)，上面兩種誤差將減少，但往往不能充電到最高電壓，或者電容的放電速度不能完全跟隨輸入信號(hào)幅度的包絡(luò)變化，這都將帶來新的誤差。因而電容量的選擇應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況而確定，電路中取47yF電解電容。輸入信號(hào)的頻率上限值由運(yùn)算放大器的帶寬和上升速度決定，在用于高頻時(shí)，應(yīng)選用增益帶寬積和上升速度叫大的運(yùn)算放大器。 若檢波信號(hào)是正極性電壓時(shí)，只要把電路的兩個(gè)二極管同時(shí)反接即可。電源電路的設(shè)計(jì)依據(jù)變送器供電為24V直流電壓，電路通過極性轉(zhuǎn)換電路和圖5的V/I模塊等元件將24V直流電壓變換成電路所需的兩種低壓直流電壓，供給運(yùn)放和V/I轉(zhuǎn)換電路。
權(quán)利要求一體化振動(dòng)變送器，包括電源電路、振動(dòng)傳感器和測量電路、微處理器、顯示和報(bào)警指示、操作按鈕，開關(guān)量輸出電路構(gòu)成，其特征是振動(dòng)傳感器采用速度傳感器，信號(hào)處理電路包括烈度處理電路、振幅處理電路、加速度處理電路、并設(shè)有切換開關(guān)、信號(hào)處理電路接振動(dòng)傳感器的輸入分別連接并聯(lián)的烈度信號(hào)處理電路和振幅處理電路和加速度處理電路，處理電路輸出連接A/D轉(zhuǎn)換電路、A/D轉(zhuǎn)換電路連接微處理器的數(shù)字輸入端口，微處理器總線連接數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，微處理輸出端連接顯示和報(bào)警指示、操作按鈕，開關(guān)量輸出。
專利摘要一體化振動(dòng)變送器，包括電源電路、振動(dòng)傳感器和測量電路、微處理器、顯示和報(bào)警指示、操作按鈕，開關(guān)量輸出電路構(gòu)成，其特征是振動(dòng)傳感器采用速度傳感器，信號(hào)處理電路包括烈度處理電路、振幅處理電路、加速度處理電路、并設(shè)有切換開關(guān)、信號(hào)處理電路接振動(dòng)傳感器的輸入分別連接并聯(lián)的烈度信號(hào)處理電路和振幅處理電路和加速度處理電路，處理電路輸出連接A/D轉(zhuǎn)換電路、A/D轉(zhuǎn)換電路連接微處理器的數(shù)字輸入端口，微處理器總線連接數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，微處理輸出端連接顯示和報(bào)警指示、操作按鈕，開關(guān)量輸出。本實(shí)用新型得到一種對(duì)所有的振動(dòng)幅度均進(jìn)行感應(yīng)并測量的一體化振動(dòng)變送器。
文檔編號(hào)G01H11/06GK201476872SQ200920235188
公開日2010年5月19日 申請(qǐng)日期2009年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月7日
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