新型电荷放大器设计

发布时间：2017-04-13 07:08

  本文关键词：新型电荷放大器设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 现代工业和自动化生产过程中,设备的冲击和振动信号通常采用压电加速度传感器来获取,然后需经电荷放大器对传感器输出的电荷信号进行电荷-电压转换,方可用于后续的放大、处理,因此电荷放大器是必不可少的二次仪表。但是传统的的电荷放大器电路设计复杂、价格较高、性价比不理想,严重影响了压电加速度传感器的广泛使用,所以研制一种性价比较高的、实用的电荷放大器非常有必要。 本文在详细分析传统电荷放大器若干设计难点的基础上,对电荷放大器的整体电路进行了优化设计,采用了高精度的测量放大集成芯片来实现电荷转换。为了提高测量精度,同时能够有效地抑制干扰信号,电路中引入了单片机,实现了对放大器增益的数字化控制,并且设计了抗混叠滤波电路,使得电路的输出效果更加理想。本文主体分为两大部分:模拟电路设计和智能控制设计。模拟电路设计主要包括电荷转换电路、归一电路、抗混叠滤波电路等。智能控制设计是基于89C52单片机的控制电路,它取代了传统电荷放大器的面板旋钮控制,实现了自动增益调节、自动切换滤波频率等智能化功能。 实验结果表明,新研制的电荷放大器的下限频率可达0.03Hz,且具有电路简单、调节方便、体积功耗小和抗干扰性能好等优点,具有较高的实用价值。
【关键词】：压电加速度传感器 电荷放大器 智能控制
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TH824.4
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 绪论7-10
• 1.1 引言7
• 1.2 电荷放大器的国内外发展现状7-8
• 1.2.1 压电加速度传感器简介7
• 1.2.2 电荷放大器的发展现状7-8
• 1.3 电荷放大器设计存在的难点8-9
• 1.4 本文的主要内容9-10
• 2 压电式加速度传感器信号预处理理论基础10-18
• 2.1 传感器的测量系统10
• 2.2 压电式加速度传感器的特性10-13
• 2.2.1 工作原理10-11
• 2.2.2 灵敏度11-12
• 2.2.3 频率响应特性分析12-13
• 2.3 压电加速度传感器的测量电路13-18
• 2.3.1 压电加速度传感器的等效电路13-14
• 2.3.2 压电加速度传感器的测量电路14-18
• 3 新型电荷放大器的模拟电路设计18-34
• 3.1 电荷放大器模拟电路组成18
• 3.2 电荷转换电路设计18-22
• 3.2.1 电荷转换的基本原理18-20
• 3.2.2 电荷转换电路设计20-22
• 3.3 归一电路设计22-25
• 3.3.1 归一电路总体设计22-24
• 3.3.2 归一电路中的数字电位器24-25
• 3.4 低通滤波电路设计25-31
• 3.4.1 低通滤波电路整体设计25-26
• 3.4.2 二阶低通滤波电路分析26-29
• 3.4.3 抗混叠滤波电路分析29-31
• 3.5 速度测量电路设计31-32
• 3.6 过载指示设计32-34
• 4 新型电荷放大器数字智能控制设计34-46
• 4.1 有效值电路设计34-36
• 4.1.1 有效值测量方法34
• 4.1.2 传统的有效值测量电路分析34-35
• 4.1.3 改进后的有效值测量电路设计35-36
• 4.2 A/D转换电路设计36-40
• 4.2.1 A/D转换的基本原理36-38
• 4.2.2 基于ICL7135的A/D转换电路设计38-40
• 4.3 基于单片机AT89C52的智能控制设计40-41
• 4.3.1 单片机AT89C52介绍40
• 4.3.2 基于单片机AT89C52的控制系统设计40-41
• 4.4 液晶显示41-46
• 5 电荷放大器电路设计的实验调试46-55
• 5.1 实验整体设计46-47
• 5.2 实验元件的选择47-49
• 5.2.1 电荷转换电路实验元件的选取47-48
• 5.2.2 低通滤波电路实验元件的选取48-49
• 5.3 基于实际传感器的测量实验49-51
• 5.4 基于模拟传感器的测量实验51-52
• 5.5 实验总结52-55
• 5.5.1 电荷转换部分的调试要点53-54
• 5.5.2 实验中减少干扰的方法54-55
• 6 结论55-56
• 致谢56-57
• 参考文献57-58

【引证文献】

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本文编号：303056