CN111537112A - 用于磁弹性传感器的励磁信号发生器 - Google Patents

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刘晓蒙
张怀锁
卞爱民
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    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/12—Measuring force or stress, in general by measuring variations in the magnetic properties of materials resulting from the application of stress
    • G01L1/127—Measuring force or stress, in general by measuring variations in the magnetic properties of materials resulting from the application of stress by using inductive means

Abstract

本发明涉及一种用于磁弹性传感器的励磁信号发生器，包括带DAC模块的单片机、低通滤波器和高通滤波器，单片机的DAC模块产生近似正弦波形的阶梯波，阶梯波通过低通滤波器滤除高次谐波，产生幅值为正的正弦波，再通过高通滤波器滤除直流分量，输出标准正弦波，作为磁弹性传感器的励磁信号。由于单片机的晶振和参考电压稳定性、精度非常高，因而能确保输出的正弦波频率和幅值稳定，确保磁弹性传感器励磁电流信号的稳定性和精确度，也就是说能够提高传感器的测量精度和稳定性，从而保证被测力值的准确性。此类测力传感器广泛应用于冶金、造纸等行业，是板材轧制力、带料张力测量控制系统中的关键部件。

Description

用于磁弹性传感器的励磁信号发生器
技术领域
本发明涉及一种信号发生器，特别涉及一种用于磁弹性传感器的励磁信号发生器。
背景技术
磁弹性传感器是一种用于测量力的传感器，其基本原理建立在压磁效应的基础之上,当这种传感器受到机械力F产生弹性应力σ或残余应力作用时，机械力的变化转换成传感器导磁体的导磁率μ变化，也就是引起磁路磁阻Rm的变化，经测量电路处理后输出电压V信号，其一系列变换可以表示成F→σ→μ→Rm→V。磁弹性传感器把力这样的非电量变换成电量，所以也叫做磁弹性变换器。磁弹性传感器具有构造简单、机构牢靠、输出信号大、过载能力强等优点，广泛应用于冶金、造纸等行业，是板材轧制力、带料张力测量控制系统中的关键部件。
磁弹性传感器有励磁线圈和测量线圈，励磁线圈产生磁通，测量线圈输出信号。在传感器不受力时，两组线圈之间没有磁耦合，即无信号输出；当传感器受力时，传感器的磁导率发生变化，使测量线圈感应电磁场并输出信号。传感器的励磁电流选用频率为330Hz的标准正弦波，为确保磁弹性传感器测量输出信号的精确度和稳定性，首先要求励磁信号的频率和幅值稳定，即需要专用的励磁信号发生器。
发明内容
本发明是针对磁弹性传感器的励磁信号稳定性的问题，提出了一种用于磁弹性传感器的励磁信号发生器，不仅可以用于磁弹性传感器，也可以用于其它需要标准正弦波信号的装置。
本发明的技术方案为：一种用于磁弹性传感器的励磁信号发生器，包括带DAC模块的单片机、低通滤波器和高通滤波器，单片机的DAC模块产生设定频率的阶梯波，阶梯波的波形近似正弦波，通过低通滤波器滤除高次谐波，产生幅值为正的正弦波，再通过高通滤波器滤除直流分量，输出标准正弦波，作为磁弹性传感器的励磁信号，阶梯波的频率为标准正弦波频率的64倍。
本发明的有益效果在于：本发明用于磁弹性传感器的励磁信号发生器，输出标准正弦波的频率和幅值非常稳定，确保磁弹性传感器励磁电流信号的稳定性和精确度，也就是说能够提高传感器的测量精度和稳定性，从而保证被测力值的准确性。此类测力传感器广泛应用于冶金、造纸等行业，是板材轧制力、带料张力测量控制系统中的关键部件。
附图说明
图1为本发明用于磁弹性传感器的励磁信号发生器结构示意图；
图2为本发明用于磁弹性传感器的励磁信号发生器电路图。
具体实施方式
如图1所示用于磁弹性传感器的励磁信号发生器结构示意图，包括带DAC模块的单片机、低通滤波器和高通滤波器。单片机通过内部定时器中断，驱动DAC模块产生定时器中断时钟对应频率的阶梯波，阶梯波的波形近似正弦波，然后由低通滤波器滤除高次谐波，产生幅值为正的正弦波，最后，通过高通滤波器滤除直流分量，输出标准正弦波，阶梯波频率为标准正弦波频率的64倍。由于单片机的晶振和参考电压稳定性、精度非常高，因而能确保输出的正弦波频率和幅值稳定，作为磁弹性传感器的励磁信号。
如图2所示电路图，作为实施电路图，电阻R1、电阻R5、电容C2、电容C3和运算放大器U1构成低通滤波器，电阻R2、电阻R3、电容C1、电容C4和运算放大器U2组成高通滤波器；单片机的DAC模块输出近似正弦波形的阶梯波依次通过串联的电阻R1和电阻R5接运算放大器U1的同相输入端，电阻R1和电阻R5串联连接点与运算放大器U1的反相输入端之间接电容C2，运算放大器U1的反相输入端与运算放大器U1的输出端直接连接，电容C3接运算放大器U1的同相输入端与信号地之间；运算放大器U1的输出依次通过串联的电容C1和电容C4接运算放大器U2的同相输入端，电容C1和电容C4串联连接点与运算放大器U2的反相输入端之间接电阻R3，运算放大器U2的反相输入端与运算放大器U2的输出端直接连接，电阻R2接运算放大器U2的同相输入端与信号地之间；运算放大器U2的输出为标准正弦波信号。

Claims (1)

1.一种用于磁弹性传感器的励磁信号发生器，其特征在于，包括带DAC模块的单片机、低通滤波器和高通滤波器，单片机的DAC模块产生设定频率的阶梯波，阶梯波的波形近似正弦波，通过低通滤波器滤除高次谐波，产生幅值为正的正弦波，再通过高通滤波器滤除直流分量，输出标准正弦波，作为磁弹性传感器的励磁信号，阶梯波的频率为标准正弦波频率的64倍。
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