浅析旋转元件动态微电压测试电路设计

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摘要：在旋转元件进行动态测试过程中，信号传输以及测试元件供电需要电线由动态旋转状态装换为静态，这样信号以及供电才能顺利实现。在为电压信号测试过程中，信号较容易受到外界干扰，信噪比较低；需要一个微型并且稳定的多通道信号放大器对信号进行放大。本文利滑环，基于AD620微型放大器设计出一个三通道微型放大器电路来实现对信号的准确采集。

关键词：微型放大器；动态测量；滑环；电路板

0引言

发动机正时链条张力测试系统中，需要对链条张力进行测量，这可以通过对凸轮轴链轮的微应变量进行测量，从而间接测量链条的张力。发动机凸轮轴链轮在发动机运行过程中一直处于旋转状态，同时工作环境温度较高；这就对链轮微应变量的测试提出了较高的难度。本文基于AD620这一微型放大器，设计出一个三通道微型放大器电路，首先对测量信号进行放大，然后再利用滑环对测试信号以及供电进行动态和静态的切换，从而实现了旋转链轮的微应变测量。

1微型放大器电路的设计

微型放大器的电路设计图如图1所示，电路电源由±15的电源开关提供，对放大器进行供电以及稳压电源进行供电。测试传感器的激励电压为10V，所以需要在电路增加稳压电源来对传感器进行单独供电。AD620放大器获得微电压测试信号后，对信号进行放大在对信号进行输出。电路由如下几种电器元件构成：三端稳压电源调整期、电容、AD620放大器以及220V转±15V电源开关组成。下面对各电器原件在电路中的作用进行介绍[1]。三端稳压电源的型号是根据微应变测量传感器的供电电压来选择，本文中传感器的激励电压为10V，所以选择使用CYT78L10类型稳压电源。稳压电源有三个针脚：VIN端为输入、GND端为接地、VOUT端为输出。这一型号的稳压电源功耗小、电压输出值稳定、对温度的变化不敏感同时尺寸小，有较好的兼容性[2]。电路中有两种电容，分为C1、C2两个普通电容和C3、C4两个电解电容。普通电容在电路中主要对稳压电源进行隔直，电解电容主要是对±15V的电源进行电源滤波。AD620微型放大器是整个电路中主要原件。它是美国AD公司利用最先进的工艺制作而成，他具有噪声小、功耗低、、体积小、增益范围可调以及高共模抑制比等优点，这一放大器已经成为目前市场上高性能低成本放大的代表。在实际测试过程中，根据放大器电路图，可以把这集微型放大器做成任何形状的微型放大器电路板。如图2所示，三通道放大器电路板与一元硬币的对比，这样便于安装在旋转测试零件的内部或者粘贴在测试零件上。

2滑环介绍以及链轮测试总体电路

滑环是一种机械装置，它实现了电信号或者供电电源在静态系统和动态系统之间能量无损传递。本课题中使用的是美国某大学研发的SQR10M/E60型十通道滑环。这一滑环运行过程中噪音低，信号传输信噪比高；同时具有防油耐高温的特点完成一系列的设计后，下面对链轮传感器的测试总电路进行介绍。链轮传感器测到链轮微应变并且转换成微电压信号后，首先传递给放大器电路，对信号进行放大；再通过滑环对信号进行动态以及静态的切换，再传输到采集设备。其工作示意图如图3所示。滑环在整个测试连接中，处于动静交替的位置，所以在图中，其一半属于动态一半属于静态。

3总结

通过上述设计的微型放大器电路配合滑环的使用，可以准确高效的对旋转元件微电压信号进行测量。这一微型放大器电路的设计对动态测试以及测试信号的信噪提高比有较大帮助，特别对于动态微电压测试技术有着重要的作用。

参考文献

[1]王树振，单威，宋玲玲.AD620仪用放大器原理与用.微处理机,2008.

[2]曹军.仪器放大器AD620性能及其应用.电子器件,1997.

[3]林建雄.小信号放大器的抗干扰方法探索.太原师范学院学报,2008.

作者:杨旭东 王昆 单位:同济大学机械与能源工程学院