磁致伸缩传感器电路设计

磁致伸缩传感器电路设计

2022-12-26

磁致伸缩位移传感器电路设计主要包括激励脉冲信号发生电路和检测线圈感应信号处理电路。传感器电路原理框如下图所示
磁致伸缩传感器电路原理
磁致伸缩传感器电路原理
1、激励信号电路设计 激励信号电路主要包括脉冲发生电路、单稳态触发器以及功率放大电路。考虑到磁致伸缩位移传感器的各方面综合因素,这里采用NE555组成的多谐振荡器产生周期为2.4 ms的脉冲信号。为了使脉冲信号的边缘更陡峭以及方便后续实验调整激励脉冲的脉宽,设计了由74LS121组成的单稳态触发电路,将脉冲信号的脉宽调置为4 μs,如图4所示。由于铁镍合金直流电阻值仅为2.360,为了提高负载的驱动功率以及实现前后级的阻抗匹配设计了由TDA2030组成的功率放大电路如下图所示,将脉冲信号放大至10V,脉宽保持不变,加载到铁镍合金丝上的瞬间电流达到4.2 A ,满足了生产所需要求。
磁致伸缩传感器功率放大
磁致伸缩传感器功率放大
2、回波信号处理电路设计 磁致伸缩传感器回波信号处理电路主要包括滤波、放大以及比较电路。这里直接在波导丝一端绕制750匝0.05mm直径的漆包线作为弹性波接收装置,相比压电陶瓷接收以及其他间接测量方法,直接检测具有结构简单,无需添加任何衔接结构即可将回波信号转换成电信号的优点。由于接收到的感应信号十分微弱,幅值还不到1 mV,并且包含着大量的杂波信号,因此必须将感应信号放大、滤波。值得注意的是,感应信号频率较高,并且还要保证对感应信号有足够的放大倍数,因此要求放大器的带宽增益足够大。这里选用高频运放0P37G,其带宽增益积为63 MHz.将感应信号分四级放大104倍,波形放大后的弹性波输出电压可达21 V ,激励信号产生的电磁波已经放大至饱和状态。为了更明显的在示波器上显示活动磁铁的位置变化以及方便后续采集电路能稳定的采集时间差值,设计了由LM311组成的比较电路,能准确快速的检测有效信号的上升沿,将有效信号变成脉冲形式在示波器上显示或送给数字采集系统。