单片机在应力磁测装置中的应用
1 测量系统的组成
1.1 系统框图
测量系统的框图如图1所示，其各部分说明如下：为了能够测量铁磁材料构件的应力沿层深的分布状况，电涡流传感器的激励信号由80～1000 Hz（视被测材料而定）连续可调的正弦波振荡器输出，再经过功率放大电路后同时去激励基准探头和检测探头，作为检测探头的电涡流传感器的感应输出经过信号采集和处理电路后送入A/D转换电路，把模拟量转变成数字量，然后送入单片机系统进行数据处理，处理结果可通过LED显示器显示。
(1) 激励信号产生电路
由于所用的交流激励信号Ub频率为80～1000Hz，频率值较低，故可以选用RC振荡电路。该振荡电路是由一只双运放LM747和外围反馈网络构成的一个频率可调的单T选频网络正弦波振荡器，另外，为了提高输出功率，在正弦波振荡器之后再接有一级功率放大电路。由于信号采集电路所需要的不是相对于公共地的输入激励电压，而是悬浮式的输入，因而功率放大电路采用BTL功放电路，该功率放大电路为单端输入，双端输出。具体电路图略。
(2)信号提取与处理电路
信号提取与处理电路如图2和图3所示。信号提取电路主要有涡流传感器、整流桥和采样电阻三部分。传感器采用阻流圈式传感器，一共有2只。在测量时1只作为基准探头，另1只作为测试探头。在测量前，首先在无应力构件上进行校准，即将两个传感器都放在与被测构件的材料相同性质的无应力构件上，调节WB使桥路平衡，这时AB两端的电压为零。当把测试探头移至被测构件时，由于被测构件受到应力作用，被测构件内部的磁特性发生变化，使得测试探头的涡流阻抗发生变化，因而桥路失衡，桥路不平衡电流流过100 Ω采样电阻并产生压降，这就是要提取的信号。由于桥路输出的是浮地信号，因而会含有较大的共模干扰电压。这将给有用信号的提取带来较大的困难，因此在信号提取电路之后加一级信号处理电路。信号处理电路由一级高共模输入差动放大电路和一级两阶有源低通滤波器组成。对于高共模输入差动放大电路，要求其共模输入电压在±20 V范围内，共模抑制比为85 dB以上，这样就可以有效地抑制共摸干扰信号。然而，为了提高共模抑制比，选配电阻既麻烦又困难。为此，在高共摸输入差放后再接一级二阶电源低通滤波器。可使输出信号中的干扰小于1 mV，从而大大提高了测量精度。
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