淺析旋轉元件動態微電壓測試電路設計

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摘要：在旋轉元件進行動態測試過程中，信號傳輸以及測試元件供電需要電線由動態旋轉狀態裝換為靜態，這樣信號以及供電才能順利實現。在為電壓信號測試過程中，信號較容易受到外界干擾，信噪比較低；需要一個微型并且穩定的多通道信號放大器對信號進行放大。本文利滑環，基于AD620微型放大器設計出一個三通道微型放大器電路來實現對信號的準確采集。

關鍵詞：微型放大器；動態測量；滑環；電路板

0引言

發動機正時鏈條張力測試系統中，需要對鏈條張力進行測量，這可以通過對凸輪軸鏈輪的微應變量進行測量，從而間接測量鏈條的張力。發動機凸輪軸鏈輪在發動機運行過程中一直處于旋轉狀態，同時工作環境溫度較高；這就對鏈輪微應變量的測試提出了較高的難度。本文基于AD620這一微型放大器，設計出一個三通道微型放大器電路，首先對測量信號進行放大，然后再利用滑環對測試信號以及供電進行動態和靜態的切換，從而實現了旋轉鏈輪的微應變測量。

1微型放大器電路的設計

微型放大器的電路設計圖如圖1所示，電路電源由±15的電源開關提供，對放大器進行供電以及穩壓電源進行供電。測試傳感器的激勵電壓為10V，所以需要在電路增加穩壓電源來對傳感器進行單獨供電。AD620放大器獲得微電壓測試信號后，對信號進行放大在對信號進行輸出。電路由如下幾種電器元件構成：三端穩壓電源調整期、電容、AD620放大器以及220V轉±15V電源開關組成。下面對各電器原件在電路中的作用進行介紹[1]。三端穩壓電源的型號是根據微應變測量傳感器的供電電壓來選擇，本文中傳感器的激勵電壓為10V，所以選擇使用CYT78L10類型穩壓電源。穩壓電源有三個針腳：VIN端為輸入、GND端為接地、VOUT端為輸出。這一型號的穩壓電源功耗小、電壓輸出值穩定、對溫度的變化不敏感同時尺寸小，有較好的兼容性[2]。電路中有兩種電容，分為C1、C2兩個普通電容和C3、C4兩個電解電容。普通電容在電路中主要對穩壓電源進行隔直，電解電容主要是對±15V的電源進行電源濾波。AD620微型放大器是整個電路中主要原件。它是美國AD公司利用最先進的工藝制作而成，他具有噪聲小、功耗低、、體積小、增益范圍可調以及高共模抑制比等優點，這一放大器已經成為目前市場上高性能低成本放大的代表。在實際測試過程中，根據放大器電路圖，可以把這集微型放大器做成任何形狀的微型放大器電路板。如圖2所示，三通道放大器電路板與一元硬幣的對比，這樣便于安裝在旋轉測試零件的內部或者粘貼在測試零件上。

2滑環介紹以及鏈輪測試總體電路

滑環是一種機械裝置，它實現了電信號或者供電電源在靜態系統和動態系統之間能量無損傳遞。本課題中使用的是美國某大學研發的SQR10M/E60型十通道滑環。這一滑環運行過程中噪音低，信號傳輸信噪比高；同時具有防油耐高溫的特點完成一系列的設計后，下面對鏈輪傳感器的測試總電路進行介紹。鏈輪傳感器測到鏈輪微應變并且轉換成微電壓信號后，首先傳遞給放大器電路，對信號進行放大；再通過滑環對信號進行動態以及靜態的切換，再傳輸到采集設備。其工作示意圖如圖3所示。滑環在整個測試連接中，處于動靜交替的位置，所以在圖中，其一半屬于動態一半屬于靜態。

3總結

通過上述設計的微型放大器電路配合滑環的使用，可以準確高效的對旋轉元件微電壓信號進行測量。這一微型放大器電路的設計對動態測試以及測試信號的信噪提高比有較大幫助，特別對于動態微電壓測試技術有著重要的作用。

參考文獻

[1]王樹振，單威，宋玲玲.AD620儀用放大器原理與用.微處理機,2008.

[2]曹軍.儀器放大器AD620性能及其應用.電子器件,1997.

[3]林建雄.小信號放大器的抗干擾方法探索.太原師范學院學報,2008.

作者:楊旭東 王昆 單位:同濟大學機械與能源工程學院