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礦用振動(dòng)加速度傳感器信號調理裝置研制-下部

導讀:上章談到1.2.2的內容,本章繼續談振動(dòng)篩濾波電路

1.2.3 濾波電路


在振動(dòng)信號調理板的后端設置濾波電路,作用有2個(gè):
①提高信噪比;
②壓縮頻帶,限制在小于fs(fsv為采樣頻率)的范圍內,以免引起頻率折疊的“假相信號”。振動(dòng)加速度傳感器輸出電壓U1可以通過(guò)高通濾波環(huán)節消除低頻噪聲的影響,如圖5所示。

濾波電路

圖5 濾波電路
 

由圖5 可得濾波器的截止頻率為

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HK9141型振動(dòng)加速度傳感器的頻率響應范圍為0.5~10kHz,所以濾波器的截止頻率略大于10kHz即可。選定濾波器的截止頻率為10.5kHz后即可設計濾波電路的元件參數。一般先選定濾波電容C,然后根據式(2)求出濾波電阻R的阻值。濾波器如果能選用小的濾波電容,則價(jià)格較低,但濾波電阻也不宜過(guò)大,避免傳感信號的衰減。故本文選?。茫剑玻?mu;F,R=5.1kΩ。為方便多路振動(dòng)信號的采集和調理,每個(gè)振動(dòng)信號調理板上集成了4路調理電路。4路調理電路統一由供電模塊進(jìn)行供電,每一路的信號調理電路包括激勵電路和濾波電路2個(gè)部分。信號調理板的單路振動(dòng)信號調理電路如圖6所示。

信號調理板的單路振動(dòng)信號調理電路

圖6 信號調理板的單路振動(dòng)信號調理電路
 


1.3 防護設計


根據本質(zhì)安全設計要求,振動(dòng)信號調理板必須做特殊防護處理。電路板表面需進(jìn)行澆封,同時(shí)所有的輸入輸出接口都必須防水且不暴露在煤礦井下環(huán)境中。鑒此,本文采用某工程塑料設計了一種防水外殼,將澆封后的振動(dòng)信號調理板放入該外殼中。


2 測試結果


為了驗證振動(dòng)加速度傳感器信號調理裝置的實(shí)用性,采用4294型振動(dòng)校正器和示波器搭建實(shí)驗平臺,分 別 對 該 裝 置 的4路 信 號 調 理 電 路 進(jìn) 行 測試。4294型 振 動(dòng) 校 正 器 參 數:激 振 頻 率 為159.15±0.02% Hz;加速度為10±3% m/s2;速度為10±3% mm/s。示 波 器 獲 取 的4路 振 動(dòng) 信 號如圖7所示。

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圖7 實(shí)驗結果
 

從圖7可得出4路振動(dòng)信號的特征參數,見(jiàn)表1。
 



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表1?。绰氛駝?dòng)篩信號的特征參數

振動(dòng)校正器產(chǎn)生一個(gè)正弦加速度振動(dòng)信號,該信號的峰值X^=10±3% m/s2,HK9141型礦用振動(dòng)篩加速度傳感器的靈敏度S=5mV/ms-2。根據式,可得該振動(dòng)信號的電壓峰峰值U′p-p為:

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得到信號調理電路理論上的輸出電壓峰峰值U′p-p為97~103mV。表1中各路信號電壓峰峰值都在理論電壓內。因此,該礦用振動(dòng)加速度傳感器信號調理裝置的靈敏度為5mV/ms-2。振動(dòng)校正器產(chǎn)生的正弦加速度振動(dòng)信號的頻率為159.15±0.02% Hz,從表1可看出,4路振動(dòng)信號的頻率誤差均在0.28%以?xún)?。測試結果表明,該信號調理裝置具有一定的可靠性和實(shí)用性。


3 結語(yǔ)


研制了一種礦用振動(dòng)篩加速度傳感器信號調理裝置,并從振動(dòng)加速度傳感器的選型設計、振動(dòng)信號調理板設計及防護設計3個(gè)方面詳細介紹了該信號調理裝置的設計。測試結果驗證了該信號調理裝置的準確性。

 完

 

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