一種新型的沖擊加速度測量系統(tǒng)設(shè)計(jì)
系統(tǒng)工作原理如圖2所示。測量系統(tǒng)工作時(shí),壓電式傳感器安裝在待測物體上,傳感器外接信號變換器。當(dāng)待測物體受到?jīng)_擊產(chǎn)生加速度時(shí),傳感器產(chǎn)生壓電效應(yīng),將加速度轉(zhuǎn)換為電荷量,通過高精度電荷放大器將電荷量變換為電壓量,再經(jīng)信號調(diào)理電路處理后得到與被測加速度成比例的電壓輸出
2 變換器調(diào)理電路設(shè)計(jì)
調(diào)理電路器件主要有高精度運(yùn)算放大器TL062ID、低通濾波器MAX7410和電源模塊KDY-24D1212。
2.1 放大電路設(shè)計(jì)
高精度運(yùn)算放大器TL062ID在調(diào)理電路中起信號轉(zhuǎn)換放大、控制低頻和電壓偏置作用,如圖3所示。
在電路中,Vi為傳感器信號輸入,運(yùn)算放大器U1A部分將傳感器輸入的電荷信號轉(zhuǎn)換為電壓信號;反饋電容C2依據(jù)計(jì)算公式Q=CU可以改變,用于信號放大和調(diào)節(jié)電壓大??;電容C3起“隔直通交”作用,隔斷運(yùn)算放大器U1A部分自身產(chǎn)生的直流信號,導(dǎo)通傳感器并轉(zhuǎn)換后的交流信號,同時(shí)控制輸出信號的下限頻率。
該電路的電壓輸出范圍設(shè)計(jì)為0~5 V,運(yùn)算放大器U1B部分用于電壓偏置,并設(shè)零位基準(zhǔn)電壓為2.5 V,可以將傳感器測得的正負(fù)加速度方向的電壓輸出保持在0~5 V內(nèi);穩(wěn)壓管D1限高電壓為5.6 V,對低通濾波器MAX7410起到保護(hù)作用。
2.2 濾波電路設(shè)計(jì)
由于帶寬范圍的要求,需要對信號進(jìn)行濾波處理,濾除頻響范圍之外的信號和噪聲,設(shè)計(jì)中采用低通濾波器MAX7410,該濾波器帶外衰減快,保證所需帶內(nèi)信號的輸出,如圖4所示。
在電路中,信號從Vo輸入,經(jīng)過濾波處理,從Vo’輸出;電阻R5電容分壓限流,保護(hù)濾波器MAX7410;C4用于控制帶內(nèi)高頻上限并濾除高頻帶外信號。
2.3 電源電路設(shè)計(jì)
測試系統(tǒng)由外部電源提供+28 V工作電壓,內(nèi)部采用電源模塊KDY-24D1212將+28V電壓轉(zhuǎn)換成士12 V電壓兩路輸出,一路為運(yùn)算放大器提供工作電壓,一路輸出到其它電源芯片上。
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