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鋼球振動(dòng)測量?jì)x電氣系統的設計
作者：
時(shí)間：2013-09-09
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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幅頻特性 
當 
式中
ω-角頻率
Ｇｆ-Ｒｆ的電導
低頻時(shí)電荷放大的頻率響應僅決定于反饋電路參數Ｒｆ和Ｃｆ。反饋電阻Ｒｆ還有提供直流反饋、減小零漂、使電荷放大器工作穩定的作用。
2.2 濾波器
傳統鋼球振動(dòng)測量?jì)x中的濾波電路采用ＲＣ有源濾波器。這類(lèi)濾波器由運算放大器外接電阻、電容構成的。濾波頻率由電阻、電容參數決定，選配困難，調試不便。為了方便測量系統的調試與維修，減小濾波器的溫漂與時(shí)漂，采用了集成狀態(tài)變量濾波器。
所謂狀態(tài)變量濾波器就是用狀態(tài)變量法解二階微分方程并致力于用模擬電子線(xiàn)路來(lái)獲得的一種濾波電路。它是一種有源的模擬濾波器，是時(shí)間連續的濾波，與開(kāi)關(guān)電容濾波器相比，噪聲較小，動(dòng)態(tài)性能優(yōu)良。狀態(tài)變量濾波器便于集成化，外接幾個(gè)電阻便可構成低通、高通、帶通帶阻等各種類(lèi)型的濾波器。集成化的狀態(tài)變量濾波器基本單元是一個(gè)二階環(huán)節，通過(guò)級聯(lián)可實(shí)現四階或八階濾波器。這種濾波器的誤差靈敏度低，即外接電阻參數稍有變化時(shí)，對傳輸特性的影響不大。
集中狀態(tài)變量濾波器MAX274包含四個(gè)二階環(huán)節，最高可構成一個(gè)八階濾波器。圖3是利用MAX274設計的400～800Hz帶通濾波器，其頻率特性滿(mǎn)足《ＪＢ/Ｔ8075-1996 滾動(dòng)軸承鋼球振動(dòng)測量?jì)x的技術(shù)標準》中的要求。 
圖3 帶通濾波器
2.3 有效值、對數電路
交流電壓通常是以有效值來(lái)度量的，測量交流電壓的電路有平均值轉換器和真有效值轉換器。平均值轉換器電路簡(jiǎn)單，成本低，廣泛應用于低精度的儀器儀表中，但由于采用平均值的電壓表頭是按正弦有效值進(jìn)行刻度的，所以，只有在測僅包含正弦波的電壓信號時(shí)，所顯示的結果才是正確的?，F代高精度儀器儀表很少再采用平均值轉換器，代之發(fā)展并廣為采用的是真有效值轉換器。真有效值轉換器可以實(shí)現周期性交流電壓的有效值測量。其輸出的直流電壓，線(xiàn)性地正比于被測各種波形交流信號的有效值，不受輸出波形失真度的影響。
有效值測量集成電路視其測量范圍和精度要求有多種規格可選，較通用的有AD536、AD636、AD637、AD736及AD737Ｄ等。我們選用AD637，該集成器件是按有效值隱含運算而設計的，其精度優(yōu)于0 1%，波峰因數≤10，相對穩定時(shí)間快，是當前集成真有效值轉換器性能較好的一種。AD637由絕對值電路、平方/除法器、低通濾波/放大器和緩沖放大器等組成。AD637還設有對數輸出口，通過(guò)外接電路設置對數電路零點(diǎn)，AD637測量有效值的輸出值經(jīng)過(guò)差動(dòng)對數放大器后就得到所測量有效值的ｄＢ值。
2.4 校準信號源
采用集成函數發(fā)生器ICL8038和外接阻容元件構成信號發(fā)生器，輸出260Hz與520Hz兩種正弦波信號，用于電氣系統進(jìn)行自校。ICL8038的內部電路主要有矩形波、三角波發(fā)生電路和三角波變正弦波電路。該信號源的失真度≤1%，頻率、波形調整方便。
3 抗干擾問(wèn)題
制作性能穩定而可靠的測量電路，不僅需要正確設計電路、合理選擇元器件，而且應從工藝上采取措施以抑制干擾和噪聲。
由于電荷放大器為一種高阻抗測量電路，因此在實(shí)測中干擾及噪聲的影響就顯得十分嚴重，必須加以注意。鋼球振動(dòng)測量?jì)x電氣系統測試的信號范圍為幾微伏到幾十毫伏，動(dòng)態(tài)范圍大，信號微弱。電氣系統的基礎噪聲疊加到被測鋼球的振動(dòng)信號上，會(huì )影響到儀器的示值線(xiàn)形誤差。因此，在該寬動(dòng)態(tài)弱信號測量系統的設計過(guò)程中，抗干擾是要多加考慮的重要問(wèn)題。
在該電氣系統中，除了選用低噪聲的元器件，還著(zhù)重采取了以下一些抗干擾措施：將接地和屏蔽正確結合起來(lái)使用；對電源加以處理以防止干擾或低頻自激；印制電路板上元器件的布局與信號走線(xiàn)、電氣系統的裝配工藝均要符合抗干擾的設計要求。
實(shí)踐證明，該電氣測量系統的測量精度高，基礎噪聲低，工作穩定可靠，且操作簡(jiǎn)單，調試、維修方便。
參考文獻：
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