大量程亞微米級高精度lvdt位移傳感器的信號轉(zhuǎn)換器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種大量程亞微米級高精度LVDT位移傳感器的信號轉(zhuǎn)換器，包括LVDT位移傳感器、亞微米級高精度的信號轉(zhuǎn)換器及PC機；所述LVDT位移傳感器依次與交流放大器、同步取樣器、有源濾波器、高增益直流放大器、A/D轉(zhuǎn)換器、單片機連接；所述單片機與激勵信號發(fā)生器連接；激勵信號發(fā)生器連接同步取樣脈沖發(fā)生器，所述同步取樣脈沖發(fā)生器與同步取樣器連接；高增益直流放大器連接模擬輸出接口；所述單片機與232串行接口連接；所述PC機通過232串行接口與單片機實時通信。本發(fā)明測量范圍大，精度高，測量范圍為±200um，精度為±0.2um；測量范圍為±500um，精度為±0.5um；量程最大可達±3000um,精度為±2um。
【專利說明】大量程亞微米級高精度LVDT位移傳感器的信號轉(zhuǎn)換器
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電感位移傳感器的信號轉(zhuǎn)換器，尤其涉及一種大量程亞微米級高精度LVDT位移傳感器的信號轉(zhuǎn)換器。
【背景技術】
[0002]目前，國內(nèi)采用的LVDT全橋式電感位移傳感器的信號轉(zhuǎn)換器，大量程時，測量精度較低，如:測量范圍在±500um時，精度為IOum;測量范圍在±50um時，精度為lum。在進行多品種、高精度測量時，需頻繁調(diào)整或檔位切換，給現(xiàn)場使用帶來較大的不便，也影響了測量設備自身的柔性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了克服上述不足之處，提供一種大量程亞微米級高精度LVDT位移傳感器的信號轉(zhuǎn)換器，該LVDT位移傳感器的信號轉(zhuǎn)換器測量范圍大，精度高，適合多品種、高精密柔性生產(chǎn)線的現(xiàn)場測量需求。
[0004]按照本發(fā)明提供的技術方案，大量程亞微米級高精度LVDT位移傳感器的信號轉(zhuǎn)換器，包括LVDT位移傳感器、亞微米級高精度的信號轉(zhuǎn)換器及PC機；所述亞微米級高精度的信號轉(zhuǎn)換器由激勵信號發(fā)生器、交流放大器、同步取樣脈沖發(fā)生器、同步取樣器、有源濾波器、高增益直流放大器、A/D轉(zhuǎn)換器、單片機、232串行接口組成；所述單片機的高穩(wěn)定時鐘輸出端連接到激勵信號發(fā)生器的輸入端，所述激勵信號發(fā)生器的一路激勵信號輸出端接到LVDT位移傳感器的激勵信號輸入端，所述激勵信號發(fā)生器的另一路激勵信號輸出端連接到同步取樣脈沖發(fā)生器的激勵信號輸入端；所述同步取樣脈沖發(fā)生器的激勵信號輸出端與同步取樣器連接；所述LVDT位移傳感器的檢測信號輸出端連接到交流放大器的輸入端，所述交流放大器的輸出端接同步取樣器的取樣信號輸入端；所述同步取樣器的輸出端連接到有源濾波器的輸入端；所述有源濾波器的輸出端連接到高增益直流放大器的輸入端，所述高增益直流放大器的一路模擬信號輸出端連接到模擬輸出接口的輸入端，所述高增益直流放大器的另一路模擬信號輸出端連接到A/D轉(zhuǎn)換器的模擬信號輸入端；所述A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號輸出端連接單片機的數(shù)字信號輸入端，所述單片機的串行信號輸入/輸出端連接到232串行接口的串行信號輸出/輸入端；所述PC機與232串行接口連接；PC機通過232串行接口與單片機實時通信。
[0005]進一步，模擬輸出接口輸出的模擬電壓信號在-5疒+5V之間。
[0006]本發(fā)明的優(yōu)點:本發(fā)明的大量程位移測量，是采用±5mm的大量程LVDT位移傳感器實現(xiàn)的，采用高穩(wěn)定的激勵信號激勵LVDT位移傳感器，同時采用高穩(wěn)定的同步取樣器、有源濾波器及高穩(wěn)定的高增益直流放大器實現(xiàn)高穩(wěn)定測量，使得亞微米級高精度的信號轉(zhuǎn)換器輸出與位移量成比例的高穩(wěn)定直流模擬電壓信號；用高精度的24位A/D轉(zhuǎn)換器，并對轉(zhuǎn)換后的信號經(jīng)過數(shù)字濾波處理而實現(xiàn)高精度的數(shù)字測量。其測量范圍大，精度高，測量范圍為±200um，精度為±0.2um;測量范圍為±500um，精度為±0.5um;量程最大可達±3000um。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1是本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0008]下面本發(fā)明將結(jié)合附圖中的實施例作進一步描述:
如圖1所示，本發(fā)明的大量程亞微米級高精度LVDT位移傳感器的信號轉(zhuǎn)換器，它包括大量程的LVDT位移傳感器1、亞微米級高精度的信號轉(zhuǎn)換器13及PC機7。所述的亞微米級高精度的信號轉(zhuǎn)換器13由激勵信號發(fā)生器2、交流放大器12、同步取樣脈沖發(fā)生器3、同步取樣器11、有源濾波器10、高增益直流放大器4、A/D轉(zhuǎn)換器8、單片機5、232串行接口 6組成。所述的單片機5的高穩(wěn)定時鐘輸出端連接到激勵信號發(fā)生器2的輸入端，所述的激勵信號發(fā)生器2的激勵信號輸出端接到LVDT位移傳感器I的激勵信號輸入端，所述的激勵信號發(fā)生器2的另一路激勵信號輸出端連接到同步取樣脈沖發(fā)生器3的激勵信號輸入端，所述同步取樣脈沖發(fā)生器3的激勵信號輸出端與同步取樣器11連接；所述LVDT位移傳感器I的檢測信號輸出端連接到交流放大器12的輸入端，所述交流放大器12的輸出端接同步取樣器11的取樣信號輸入端，所述的同步取樣器11的輸出端連接到有源濾波器10的輸入端。所述的有源濾波器10的輸出端連接到高增益直流放大器4的輸入端，所述的高增益直流放大器4的模擬信號輸出端連接到模擬輸出接口 9的輸入端，所述的高增益直流放大器4的另一路模擬信號輸出端連接到A/D轉(zhuǎn)換器8的模擬信號輸入端。所述的A/D轉(zhuǎn)換器8的數(shù)字信號輸出端連接單片機5的數(shù)字信號輸入端，所述的單片機5的串行信號輸入/輸出端連接到232串行接口 6的 串行信號輸出/輸入端。所述PC機7與232串行接口 6連接。
[0009]本發(fā)明在使用時，通過232串行接口連接PC機。PC機通過232串行接口與單片機實時通信。PC機7通過232串行接口 6讀取亞微米級高精度的信號轉(zhuǎn)換器13的測量轉(zhuǎn)換值。
[0010]本發(fā)明中的高穩(wěn)定的高增益交流放大器12的型號為LF351，單片機5的型號為M430F149，激勵信號產(chǎn)生器2的型號為AD9835，同步取樣脈沖發(fā)成器3的型號為LM393，同步取樣器11的型號為MF492，高增益直流放大器4的型號為TL074，所述A/D轉(zhuǎn)換器8的型號為ADS1254 ;有源濾波器10為公知濾波器。
[0011]本發(fā)明模擬輸出接口 9輸出與被測工件尺寸的相對偏移量成比例的高精度，高穩(wěn)定的直流電壓信號，模擬輸出接口 9輸出的模擬電壓信號在-5疒+5V之間。
[0012]本發(fā)明在使用時，通過232串行接口 6與PC機7相連，用一個或兩個校零件進行校準測量，校準件的測量信號通過232串行接口 6傳輸給PC機7，記錄校零件的測量值，可根據(jù)實際情況隨時對校零件進行修訂測量，PC機7通過232串行接口 6發(fā)送命令給單片機5，而獲得位移信號轉(zhuǎn)換器的數(shù)字測量結(jié)果。
[0013]本發(fā)明解決了傳統(tǒng)LVDT全橋式電感位移傳感器的信號轉(zhuǎn)換器量程小、精度低的使用缺陷。其激勵信號發(fā)生器的激勵信號輸出端分別與LVDT位移傳感器和同步脈沖取樣器相連，LVDT位移傳感器先后與交流放大器、同步取樣器和有源濾波器相連。有源濾波器輸出模擬直流電壓信號。模擬直流電壓信號先后連接到高益直流放大器、A/D轉(zhuǎn)換器和單片機，單片機輸出測量值。本發(fā)明在測量范圍±200um時，精度為±0.2um;測量范
圍在±500um時，精度為±0.5um;本發(fā)明最大量程可達±3000um。適合多品種，高精密，大量程柔性生產(chǎn)線的現(xiàn)場測量需求。
【權利要求】
1.大量程亞微米級高精度LVDT位移傳感器的信號轉(zhuǎn)換器，其特征是:包括LVDT位移傳感器(I)、亞微米級高精度的信號轉(zhuǎn)換器(13)及PC機(7);所述亞微米級高精度的信號轉(zhuǎn)換器(13)由激勵信號發(fā)生器(2)、交流放大器(12)、同步取樣脈沖發(fā)生器(3)、同步取樣器(11)、有源濾波器(10)、高增益直流放大器(4)、A/D轉(zhuǎn)換器(8)、單片機(5)、232串行接口(6)組成；所述單片機(5)的輸出端連接到激勵信號發(fā)生器(2)的輸入端，所述激勵信號發(fā)生器(2)的一路激勵信號輸出端連接到LVDT位移傳感器(I)的激勵信號輸入端，所述激勵信號發(fā)生器(2)的另一路激勵信號輸出端連接到同步取樣脈沖發(fā)生器(3)的激勵信號輸入端；所述同步取樣脈沖發(fā)生器(3)的激勵信號輸出端與同步取樣器(11)連接；所述LVDT位移傳感器(I)的檢測信號輸出端連接到交流放大器(12)的輸入端，所述交流放大器(12)的輸出端連接同步取樣器(11)的取樣信號輸入端；所述同步取樣器(11)的輸出端連接到有源濾波器(10)的輸入端；所述有源濾波器(10)的輸出端連接到高增益直流放大器(4)的輸入端，所述高增益直流放大器(4)的一路模擬信號輸出端連接到模擬輸出接口(9)的輸入端，所述高增益直流放大器(4)的另一路模擬信號輸出端連接到A/D轉(zhuǎn)換器(8)的模擬信號輸入端；所述A/D轉(zhuǎn)換器(8)的數(shù)字信號輸出端連接單片機(5)的數(shù)字信號輸入端，所述單片機(5)的串行信號輸入/輸出端連接到232串行接口(6)的串行信號輸出/輸入端；所述PC機(7)與232串行接口(6)連接；PC機通過232串行接口與單片機實時通信。
2.如權利要求1所述的大量程亞微米級高精度LVDT位移傳感器的信號轉(zhuǎn)換器，其特征是:所述模擬輸出接口(9)輸出的模擬電壓信號在-5疒+5V之間。
3.如權利要求1所述的大量程亞微米級高精度LVDT位移傳感器的信號轉(zhuǎn)換器，其特征是:所述PC機(7)通過232串行接口(6)讀取亞微米級高精度的信號轉(zhuǎn)換器(13)的測量轉(zhuǎn)換值。
【文檔編號】G01B7/02GK103528492SQ201310543060
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年11月5日 優(yōu)先權日:2013年11月5日
【發(fā)明者】蔣文郁, 姜北鋒 申請人:無錫市邁日機器制造有限公司