钢球振动测量仪电气系统的设计
2012-12-16
随着微电子技术的发展，出现了许多功能强大的集成电路芯片，这些芯片往往可以将一个完整功能的电路集成到一个芯片上，或将几个相关功能的电路甚至整套的测控电路集成到一个芯片上。在现代仪器的开发设计中，应尽可能地采用集成化器件。钢球振动测量仪的电气系统设计，充分采用了高集成度的芯片去简化电路或电路设计，利用了集成状态变量滤波器；集成化真有效值、对数转换器；集成函数发生器等，提高了仪器电气系统的性能，降低了成本。
传统钢球振动测量仪中的滤波电路采用ＲＣ有源滤波器。这类滤波器由运算放大器外接电阻、电容构成的。滤波频率由电阻、电容参数决定，选配困难，调试不便。为了方便测量系统的调试与维修，减小滤波器的温漂与时漂，采用了集成状态变量滤波器。
所谓状态变量滤波器就是用状态变量法解二阶微分方程并致力于用模拟电子线路来获得的一种滤波电路。它是一种有源的模拟滤波器，是时间连续的滤波，与开关电容滤波器相比，噪声较小，动态性能优良。状态变量滤波器便于集成化，外接几个电阻便可构成低通、高通、带通带阻等各种类型的滤波器。集成化的状态变量滤波器基本单元是一个二阶环节，通过级联可实现四阶或八阶滤波器。这种滤波器的误差灵敏度低，即外接电阻参数稍有变化时，对传输特性的影响不大。
交流电压通常是以有效值来度量的，测量交流电压的电路有平均值转换器和真有效值转换器。平均值转换器电路简单，成本低，广泛应用于低精度的仪器仪表中，但由于采用平均值的电压表头是按正弦有效值进行刻度的，所以，只有在测仅包含正弦波的电压信号时，所显示的结果才是正确的。现代高精度仪器仪表很少再采用平均值转换器，代之发展并广为采用的是真有效值转换器。真有效值转换器可以实现周期性交流电压的有效值测量。其输出的直流电压，线性地正比于被测各种波形交流信号的有效值，不受输出波形失真度的影响。
有效值测量集成电路视其测量范围和精度要求有多种规格可选，较通用的有AD536、AD636、AD637、AD736及AD737Ｄ等。z6尊龙凯时选用AD637，该集成器件是按有效值隐含运算而设计的，其精度优于0 1%，波峰因数≤10，相对稳定时间快，是当前集成真有效值转换器性能较好的一种。AD637由绝对值电路、平方/除法器、低通滤波/放大器和缓冲放大器等组成。AD637还设有对数输出口，通过外接电路设置对数电路零点，AD637测量有效值的输出值经过差动对数放大器后就得到所测量有效值的ｄＢ值。
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