一种微位移测试系统技术方案

本发明专利技术公开了一种微位移测试系统，包括线性可变差动变压器，以及用于产生方波信号的主单片机；用于从方波信号中抽取2.5kHz正弦基波信号的基波抽取电路；连接线性可变差动变压器的初级线圈的平衡驱动电路，分别连接线性可变差动变压器的第一次级线圈和第二次级线圈，用以对线性可变差动变压器输出的差分信号进行放大和共模噪声抑制的仪器放大电路；用于对仪器放大电路输出的差分信号进行滤波的带通滤波电路；用于将带通滤波电路输出的差分信号转化为单端直流信号的交直变换电路；用于对交直变换电路输出的单端直流信号进行模数转化，并将模数转换后得到的电压转换结果值输入主单片机的模数转换电路。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种微位移测试系统。
技术介绍
位移用于描述物体在空间中位置，是日常生活，自动化工业生产和科学研究中最基本的物理量，重要性不言而喻。微位移测试系统测量物体位置的相对变化，是机械加工，机械测量，自动化生产等的重要保障。目前微位移测试系统面临的主要难点是：一是产生频率稳定、幅度稳定的正弦激励信号，二是低温漂有效值转换，三是高精度模数采样，四是开关电源的保障。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种微位移测试系统，其能产生频率稳定、幅度稳定的正弦激励信号，并实现低温漂有效值转换和高精度模数采样。实现上述目的的一种技术方案是：一种微位移测试系统，包括线性可变差动变压器，所述线性可变差动变压器上设有初级线圈、第一次级线圈和第二次级线圈，其还包括：用于产生方波信号的主单片机；用于从所述方波信号中抽取2.5kHz正弦基波信号的基波抽取电路；连接所述线性可变差动变压器的初级线圈，用于增强该正弦基波信号的驱动能力，以驱动所述线性可变差动变压器的平衡驱动电路；分别连接所述线性可变差动变压器的第一次级线圈和第二次级线圈，用以对所述线性可变差动变压器输出的差分信号进行放大和共模噪声抑制的仪器放大电路；用于对所述仪器放大电路输出的差分信号进行滤波的带通滤波电路；用于将所述带通滤波电路输出的差分信号转化为单端直流信号的交直变换电路；用于对所述交直变换电路输出的单端直流信号进行模数转化，并将模数转换后得到的电压转换结果值输入所述主单片机的模数转换电路；以及用于同时提供+3V电源、-3V电源、+5V电源，-5V电源、+2.5V电源的电源转换电路。进一步的，所述主单片机上设有时钟电路，所述时钟电路包括与所述主单片机的XTAL1接口和XTAL2接口连接的无源晶振M1，将所述主单片机的XTAL1接口接地的电容C19，以及将所述主单片机的XTAL2接口接地的电容C20。进一步的，所述平衡驱动电路包括一个全差分漏斗平衡放大器；所述全差分漏斗平衡放大器上设有IN+0.4引脚、IN+0.8引脚、IN-0.4引脚和IN-0.8引脚，以及VCOM引脚、VDD3引脚、VSS3引脚、+OUT3引脚和-OUT3引脚；所述+OUT3引脚连接所述线性可变差动变压器的初级线圈的同名端，所述-OUT3引脚连接所述线性可变差动变压器的初级线圈的非同名端；所述线性可变差动变压器的第一次级线圈的非同名端和第二次级线圈的非同名端同时接地；所述IN+0.4引脚和IN+0.8引脚之间设有切换开关J1，所述切换开关连接所述基波抽取电路；所述IN-0.4引脚、所述IN-0.4引脚，以及所述VCOM引脚同时接地。进一步的，所述仪器放大电路包括仪器放大芯片，所述仪器放大芯片上设有IN-5引脚、IN+5引脚，RG1引脚、RG2引脚，VOUT5引脚、REF5引脚，以及VCC5引脚和VSS5引脚，所述RG1引脚和所述RG2引脚之间设有增益调节电阻RG；所述VOUT5引脚为所述仪器放大电路的输出端；所述IN-5引脚和所述IN+5引脚之间设有电容C4，所述IN-5引脚和所述IN+5引脚分别连接所述线性可变差动变压器的第一次级线圈的同名端和第二次级线圈的同名端，构成该仪器放大电路的输入端。进一步的，所述交直变换电路包括一块交流转直流变换芯片，所述交流转直流变换芯片上设有SUM引脚、RMS引脚，IBFOUT引脚、IBFIN-引脚、IBFIN+引脚、IGND引脚、IBFGN引脚、OGND引脚、VSS7引脚、OBFIN-引脚、OBFOUT2引脚；所述IBFIN-引脚和所述IBFOUT引脚短接，并通过极性电容E3连接所述RMS引脚，其中所述极性电容E3的正极连接所述RMS引脚，负极同时连接所述IBFIN-引脚和所述IBFOUT引脚；所述IBFIN+引脚通过电阻R10接地，连接所述带通滤波电路；所述IGND引脚和所述OGND引脚同时接地，所述VSS7引脚连接-5V电源；所述OBFIN-引脚和所述OBFOUT2引脚短接，并通过依次串联的电阻R11和电阻R12接地，所述电阻R12上并联有极性电容E5，经过交流转直流变换后的直流信号从所述极性电容E5的正极输出。进一步的，所述模数转换电路，包括基准源集成电路和模数转换集成电路，所述基准源集成电路上设有VIN81引脚、GND81引脚、VOUT81引脚和TP81引脚；所述模数转换集成电路设有REF82引脚、VDD82引脚、VIO82引脚、SDI82引脚、IN82+引脚、IN82-引脚、GND82引脚、SCK82引脚、SDO82引脚和CNV82引脚；所述基准源集成电路的VIN81引脚和GND81引脚之间设有电容C32，所述VOUT81引脚与所述模数转换集成电路的REF82引脚连接；所述模数转换集成电路的REF82引脚与接地端之间设有极性电容E16，使所述REF82引脚获取基准电压；所述模数转换集成电路的IN82+引脚接地；所述模数转换集成电路的VDD82引脚和IN82+引脚之间连接有电容C13；所述模数转换集成电路的VIO82引脚和IN82+引脚之间连接有电容C14，所述模数转换集成电路的VIO82引脚和SDI82引脚短接；所述模数转换集成电路的GND82引脚连接接地端；所述模数转换集成电路的SCK82引脚、SDO82引脚和CNV82引脚对应连接所述主单片机的CLK引脚、MOS引脚和SS引脚。进一步的，所述电源转换电路包括：输入整流滤波电路、钳位保护电路、高频变压器、单片电源、反馈电路、输出整流滤波电路；所述输入整流滤波电路包括整流桥和整流极性电容，其中所述整流极性电容的正极与所述整流桥的正极输出端连接，负极与所述整流桥的负极输出端连接；所述高频变压器包括初级绕组、次级绕组和反馈绕组；所述单片电源包括第一引脚、第二引脚和第三引脚，其中所述第二引脚与所述整流极性电容的负极连接；所述钳位保护电路包括钳位稳压二极管和钳位二极管，其中所述钳位稳压二极管的负极与所述整流极性电容的正极以及所述初级绕组的非同名端连接；所述钳位二极管的正极与所述钳位稳压二极管的正极连接，所述钳位二极管的负极与所述初级绕组的同名端以及所述单片电源的第一引脚连接；所述输出整流滤波电路包括第一次级二极管、次级极性电容、次级稳压二极管、次级电感和第二次级二极管，所述第一次级二极管的负极与所述次级本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微位移测试系统，包括线性可变差动变压器，所述线性可变差动变压器上设有初级线圈、第一次级线圈和第二次级线圈，其特征在于：其还包括：用于产生方波信号的主单片机；用于从所述方波信号中抽取2.5kHz正弦基波信号的基波抽取电路；连接所述线性可变差动变压器的初级线圈，用于增强该正弦基波信号的驱动能力，以驱动所述线性可变差动变压器的平衡驱动电路；分别连接所述线性可变差动变压器的第一次级线圈和第二次级线圈，用以对所述线性可变差动变压器输出的差分信号进行放大和共模噪声抑制的仪器放大电路；用于对所述仪器放大电路输出的差分信号进行滤波的带通滤波电路；用于将所述带通滤波电路输出的差分信号转化为单端直流信号的交直变换电路；用于对所述交直变换电路输出的单端直流信号进行模数转化，并将模数转换后得到的电压转换结果值输入所述主单片机的模数转换电路；以及用于同时提供+3V电源、‑3V电源、+5V电源，‑5V电源、+2.5V电源的电源转换电路。

【技术特征摘要】
1.一种微位移测试系统，包括线性可变差动变压器，所述线性可变
差动变压器上设有初级线圈、第一次级线圈和第二次级线圈，其特征在于：
其还包括：
用于产生方波信号的主单片机；
用于从所述方波信号中抽取2.5kHz正弦基波信号的基波抽取电路；
连接所述线性可变差动变压器的初级线圈，用于增强该正弦基波信号
的驱动能力，以驱动所述线性可变差动变压器的平衡驱动电路；
分别连接所述线性可变差动变压器的第一次级线圈和第二次级线圈，
用以对所述线性可变差动变压器输出的差分信号进行放大和共模噪声抑
制的仪器放大电路；
用于对所述仪器放大电路输出的差分信号进行滤波的带通滤波电路；
用于将所述带通滤波电路输出的差分信号转化为单端直流信号的交
直变换电路；
用于对所述交直变换电路输出的单端直流信号进行模数转化，并将模
数转换后得到的电压转换结果值输入所述主单片机的模数转换电路；
以及用于同时提供+3V电源、-3V电源、+5V电源，-5V电源、+2.5V
电源的电源转换电路。
2.根据权利要求1所述的一种微位移测试系统，其特征在于：所述
主单片机上设有时钟电路，所述时钟电路包括与所述主单片机的XTAL1接
口和XTAL2接口连接的无源晶振M1，将所述主单片机的XTAL1接口接地的
电容C19，以及将所述主单片机的XTAL2接口接地的电容C20。
3.根据权利要求1所述的一种微位移测试系统，其特征在于：所述
平衡驱动电路包括一个全差分漏斗平衡放大器；所述全差分漏斗平衡放大
器上设有IN+0.4引脚、IN+0.8引脚、IN-0.4引脚和IN-0.8引脚，以及
VCOM引脚、VDD3引脚、VSS3引脚、+OUT3引脚和-OUT3引脚；
所述+OUT3引脚连接所述线性可变差动变压器的初级线圈的同名端，
所述-OUT3引脚连接所述线性可变差动变压器的初级线圈的非同名端；所
述线性可变差动变压器的第一次级线圈的非同名端和第二次级线圈的非

\t同名端同时接地；所述IN+0.4引脚和IN+0.8引脚之间设有切换开关J1，
所述切换开关连接所述基波抽取电路；所述IN-0.4引脚、所述IN-0.4引
脚，以及所述VCOM引脚同时接地。
4.根据权利要求1所述的一种微位移测试系统，其特征在于：所述
仪器放大电路包括仪器放大芯片，所述仪器放大芯片上设有IN-5引脚、
IN+5引脚，RG1引脚、RG2引脚，VOUT5引脚、REF5引脚，以及VCC5引
脚和VSS5引脚，所述RG1引脚和所述RG2引脚之间设有增益调节电阻RG；
所述VOUT5引脚为所述仪器放大电路的输出端；
所述IN-5引脚和所述IN+5引脚之间设有电容C4，所述IN-5引脚和
所述IN+5引脚分别连接所述线性可变差动变压器的第一次级线圈的同名
端和第二次级线圈的同名端，构成该仪器放大电路的输入端。
5.根据权利要求1所述的一种微位移测试系统，其特征在于：所述
交直变换电路包括一块交流转直流变换芯片，所述交流转直流变换芯片上
设有SUM引脚、RMS引脚，IBFOUT引脚、IBFIN-引脚、IBFIN+引脚、IGND
引脚、IBFGN引脚、OGND引脚、VSS7引脚、OBFIN-引脚、OBFOUT2引脚；
所述IBFIN-引脚和所述IBFOUT引脚短接，并通过极性电容E3连接
所述RMS引脚，其中所述极性电容E3的正极连接所述RMS引脚，负极同
时连接所述IBFIN-引脚和所述IBFOUT引脚；
所述IBFIN+引脚通过电阻R10接地，连接所述带通滤波电路；所述IGND
引脚和所述OGND引脚同时接地，所述VSS7引脚连接-5V电源；
所述OBFIN-引脚和所述OBFOUT2引脚短接，并通过依次串联的电阻R11
和电阻R12接地，所述电阻R12上并联有极性电容E5，经过交流转直流变
换后的直流信号从所述极性电容E5的正极输出。
6.根据权利要求1所述的一种微位移测试系统，其特征在于：所述
模数转换电路，包括基准源集成电路和模数转换集成电路，所述基准源集
成电路上设有VIN81引脚、GND81引脚、VOUT81引脚和TP81引脚；

【专利技术属性】
技术研发人员：李荣正，姜彪，陈学军，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：发明
国别省市：上海;31