推扭一体传感器信号采集系统技术方案

本发明专利技术实施例公开了一种推扭一体传感器信号采集系统，包括：桥电压激励电路、滤波电路、基准电压电路、A/D转换电路和微处理器；所述基准电压电路系统提供基准电压；推扭一体传感器输出信号依次经滤波电路和A/D转换电路后传输至微处理器；所述推扭一体传感器输出信号，为惠斯通电桥对推力和扭矩信号转化得到；所述滤波电路，用于滤除输出信号部分共模干扰和差模干扰；所述A/D转换电路，用于将模拟信号转换为数字信号；所述微处理器，用于对采集的两路数字信号进行解耦、滤波和补偿。达到对信号进行滤波和解耦的目的。号进行滤波和解耦的目的。号进行滤波和解耦的目的。

【技术实现步骤摘要】
推扭一体传感器信号采集系统


[0001]本专利技术属于微弱信号检测
，更具体地，涉及一种推扭一体传感器信号采集系统。

技术介绍

[0002]在无人机发动机测试中，推扭一体传感器可同时测试推力和扭矩两个量，以对发动机性能进行考核，在测量中，将传感器输输出的推力信息和扭矩信息转换为模拟电信号再进行测量，是测量的基本思路。
[0003]传统的扭矩传感器信号采集系统，一般采用线性稳压电源(英文简称LDO)产生桥电压激励，并采取仪器仪表放大器将惠斯通桥产生的微弱信号进行放大，放大后的信号通过压频转换转换成方波信号，再通过线圈耦合输出。
[0004]在实现本专利技术过程中，专利技术人发现现有技术中至少存在如下问题：
[0005]传感器输出信号是微弱信号，容易淹没在噪声中。仪器仪表放大器对信号进行放大时也会将噪声进行放大，导致测试结果不准确。LDO、仪器仪表放大器、均存在温漂问题和高斯噪声问题，压频转换电路输出的方波信号经过线圈输出后存在畸变，且不容易采集，无法进行软件滤波和解耦。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种推扭一体传感器信号采集系统，至少解决现有技术中无法进行滤波和解耦的问题。
[0007]本专利技术实施例提供了一种推扭一体传感器信号采集系统，包括：桥电压激励电路、滤波电路、基准电压电路、A/D转换电路和微处理器；
[0008]所述基准电压电路系统提供基准电压；
[0009]推扭一体传感器输出信号依次经滤波电路和A/D转换电路后传输至微处理器；
[0010]所述推扭一体传感器输出信号，为惠斯通电桥对推力和扭矩信号转化得到；
[0011]所述滤波电路，用于滤除输出信号部分共模干扰和差模干扰；
[0012]所述A/D转换电路，用于将模拟信号转换为数字信号；
[0013]所述微处理器，用于对采集的两路数字信号进行解耦、滤波和补偿。
[0014]可选的，还包括收发单元，于将微处理器处理后得到的输出数据传输至上位机，所述收发单元为无线收发单元。
[0015]可选的，所述桥电压激励电路，包括基准电压芯片、限流电阻R1、电阻R2、运放器、三极管Q1、调节电阻Rs和反馈电阻Rf；
[0016]所述基准电压芯片通过限流电阻R1与系统电源连接，所述基准电压芯片输出的电流经电阻R2传输至运放器的同相输入端，所述运放器的输出端与三极管Q1的基极连接，所述反馈电阻Rf串联在三极管Q1的发射极和运放器的反相输入端之间，所述调节电阻Rs串联在运放器的反相输入端与地之间，所述三极管Q1的集电极与电源正极连接，所述调节电阻
Rs用于调节桥电路激励电压。
[0017]可选的，所述电阻R1为1.5KΩ，所述电阻R2为1KΩ，所述反馈电阻Rf为1KΩ，所述三极管Q1用于扩流，所述三极管Q1的发射极信号作为桥电压激励反馈至运放器的反相输入端。
[0018]可选的，所述滤波电路为一级滤波电路，所述一级滤波电路，包括共模电感、4个Y电容和2个X电容，所述4个Y电容分为两组，每组包括2个Y电容，每组中的2个Y电容均为串联连接，第一组Y电容连接在共模电感的一个线圈的两端，第二组Y电容连接在共模电感的另一个线圈的两端，一个X电容串联在共模电感的两个线圈的输入端，另一个X电容串联在共模电感的两个线圈的输出端。
[0019]可选的，通过选择共模电感、Y电容和X电容的值，得到不同转折频率的滤波器。
[0020]可选的，所述和X电容，用于消除差模干扰。
[0021]可选的，所述A/D转换电路，包括温度传感器，对A/D转换电路温漂特性进行温度补偿，所述A/D转换电路采用AD7192。
[0022]可选的，所述微处理器采用STM32L031系列芯片，所述微处理器采用阈值滤波、滑窗滤波和卡尔曼滤波进行组合滤波，用于将采集的两路信号进行解耦，消除两路信号的耦合，两路信号包括推力信号和扭矩信号。
[0023]可选的，所述无线收发单元采用E31
‑
433T17S3，所述无线收发单元通过串口与微处理器连接。
[0024]本专利技术通过设置微处理器，对采集的两路数字信号进行解耦、滤波和补偿。从而达到对信号进行滤波和解耦的目的。其中滤波和解耦基于微处理器的软件实现。通过设置基准电压电路消除了由于桥电压波动噪声的测量误差。基准电压电路采用低温漂、高精度基准电压芯片扩流方式提供桥电压和A/D参考电压。
[0025]本专利技术的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0026]通过结合附图对本专利技术示例性实施方式进行更详细的描述，本专利技术的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本专利技术示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
[0027]图1示出了本专利技术的一个实施例的推扭一体传感器信号采集系统的原理框图；
[0028]图2示出了本专利技术的一个实施例的基准电压电路的电子电路图；
[0029]图3示出了本专利技术的一个实施例的滤波电路和A/D转换电路的电子电路图；
[0030]图4示出了本专利技术的一个实施例的推扭一体传感器信号采集系统工作流程图。
具体实施方式
[0031]下面将更详细地描述本专利技术的优选实施方式。虽然以下描述了本专利技术的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本专利技术而不应被这里阐述的实施方式所限制。
[0032]一种推扭一体传感器信号采集系统，包括：桥电压激励电路、滤波电路、基准电压电路、A/D转换电路和微处理器；
[0033]所述基准电压电路系统提供基准电压；
[0034]推扭一体传感器输出信号依次经滤波电路和A/D转换电路后传输至微处理器；
[0035]所述推扭一体传感器输出信号，为惠斯通电桥对推力和扭矩信号转化得到；
[0036]所述滤波电路，用于滤除输出信号部分共模干扰和差模干扰；
[0037]所述A/D转换电路，用于将模拟信号转换为数字信号；
[0038]所述微处理器，用于对采集的两路数字信号进行解耦、滤波和补偿。
[0039]可选的，还包括收发单元，于将微处理器处理后得到的输出数据传输至上位机，所述收发单元为无线收发单元。
[0040]如图2所示，所述桥电压激励电路，包括基准电压芯片、限流电阻R1、电阻R2、运放器、三极管Q1、调节电阻Rs和反馈电阻Rf；
[0041]所述基准电压芯片通过限流电阻R1与系统电源连接，所述基准电压芯片输出的电流经电阻R2传输至运放器的同相输入端，所述运放器的输出端与三极管Q1的基极连接，所述反馈电阻Rf串联在三极管Q1的发射极和运放器的反相输入端之间，所述调节电阻Rs串联在运放器的反相输入端与地之间，所述三极管Q1的集电极与电源正极连接，所述调节电阻Rs用于调节桥电路激励电压。
[0042]所述电阻R1为1.5KΩ，所述电阻R2为1KΩ，所述反馈电阻Rf为1KΩ，所述三极本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种推扭一体传感器信号采集系统，其特征在于，包括：桥电压激励电路、滤波电路、基准电压电路、A/D转换电路和微处理器；所述基准电压电路系统提供基准电压；推扭一体传感器输出信号依次经滤波电路和A/D转换电路后传输至微处理器；所述推扭一体传感器输出信号，为惠斯通电桥对推力和扭矩信号转化得到；所述滤波电路，用于滤除输出信号部分共模干扰和差模干扰；所述A/D转换电路，用于将模拟信号转换为数字信号；所述微处理器，用于对采集的两路数字信号进行解耦、滤波和补偿。2.根据权利要求1所述的推扭一体传感器信号采集系统，其特征在于，还包括收发单元，于将微处理器处理后得到的输出数据传输至上位机，所述收发单元为无线收发单元。3.根据权利要求1所述的推扭一体传感器信号采集系统，其特征在于，所述桥电压激励电路，包括基准电压芯片、限流电阻R1、电阻R2、运放器、三极管Q1、调节电阻Rs和反馈电阻Rf；所述基准电压芯片通过限流电阻R1与系统电源连接，所述基准电压芯片输出的电流经电阻R2传输至运放器的同相输入端，所述运放器的输出端与三极管Q1的基极连接，所述反馈电阻Rf串联在三极管Q1的发射极和运放器的反相输入端之间，所述调节电阻Rs串联在运放器的反相输入端与地之间，所述三极管Q1的集电极与电源正极连接，所述调节电阻Rs用于调节桥电路激励电压。4.根据权利要求3所述的推扭一体传感器信号采集系统，其特征在于，所述电阻R1为1.5KΩ，所述电阻R2为1KΩ，所述反馈电阻Rf为1KΩ，所述三极管Q1用于扩流，所述三极管...

【专利技术属性】
技术研发人员：高华东，崔婕，田歌，高源，
申请(专利权)人：彩虹无人机科技有限公司，
类型：发明
国别省市：