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矿用振动加速度传感器信号调理装置研制-下部

导读:上章谈到1.2.2的内容,本章继续谈5分快乐8官网振动筛滤波电路

1.2.3 滤波电路


在振动信号调理板的后端设置滤波电路,作用有2个:
①提高信噪比;
②压缩频带,限制在小于fs(fsv为采样频率)的范围内,以免引起频率折叠的“假相信号”。振动加速度传感器输出电压U1可以通过高通滤波环节消除低频噪声的影响,如图5所示。

滤波电路

图5 滤波电路
 

由图5 可得滤波器的截止频率为

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HK9141型振动加速度传感器的频率响应范围为0.5~10kHz,所以滤波器的截止频率略大于10kHz即可。选定滤波器的截止频率为10.5kHz后即可设计滤波电路的元件参数。一般先选定滤波电容C,然后根据式(2)求出滤波电阻R的阻值。滤波器如果能选用小的滤波电容,则价格较低,但滤波电阻也不宜过大,避免传感信号的衰减。故本文选取C=22μF,R=5.1kΩ。为方便多路振动信号的采集和调理,每个振动信号调理板上集成了4路调理电路。4路调理电路统一由供电模块进行供电,每一路的信号调理电路包括激励电路和滤波电路2个部分。信号调理板的单路振动信号调理电路如图6所示。

信号调理板的单路振动信号调理电路

图6 信号调理板的单路振动信号调理电路
 


1.3 防护设计


根据本质安全设计要求,振动信号调理板必须做特殊防护处理。电路板表面需进行浇封,同时所有的输入输出接口都必须防水且不暴露在煤矿井下环境中。鉴此,本文采用某工程塑料设计了一种防水外壳,将浇封后的振动信号调理板放入该外壳中。


2 测试结果


为了验证振动加速度传感器信号调理装置的实用性,采用4294型振动校正器和示波器搭建实验平台,分 别 对 该 装 置 的4路 信 号 调 理 电 路 进 行 测试。4294型 振 动 校 正 器 参 数:激 振 频 率 为159.15±0.02% Hz;加速度为10±3% m/s2;速度为10±3% mm/s。示 波 器 获 取 的4路 振 动 信 号如图7所示。

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图7 实验结果
 

从图7可得出4路振动信号的特征参数,见表1。
 



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表1 4路5分快乐8官网振动筛信号的特征参数

振动校正器产生一个正弦加速度振动信号,该信号的峰值X^=10±3% m/s2,HK9141型矿用5分快乐8官网振动筛加速度传感器的灵敏度S=5mV/ms-2。根据式,可得该振动信号的电压峰峰值U′p-p为:

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得到信号调理电路理论上的输出电压峰峰值U′p-p为97~103mV。表1中各路信号电压峰峰值都在理论电压内。因此,该矿用振动加速度传感器信号调理装置的灵敏度为5mV/ms-2。振动校正器产生的正弦加速度振动信号的频率为159.15±0.02% Hz,从表1可看出,4路振动信号的频率误差均在0.28%以内。测试结果表明,该信号调理装置具有一定的可靠性和实用性。


3 结语


研制了一种矿用5分快乐8官网振动筛加速度传感器信号调理装置,并从振动加速度传感器的选型设计、振动信号调理板设计及防护设计3个方面详细介绍了该信号调理装置的设计。测试结果验证了该信号调理装置的准确性。

 完

 

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