電感測微儀工作原理及硬件電路設計

工作原理

　　該智能電感測微儀的硬件電路主要包括電感式傳感器、正弦波振蕩器、放大器、相敏檢波器及單片機系統。正弦波振蕩器為電感式傳感器和相敏檢波器提供了頻率和幅值穩定的激勵電壓，正弦波振蕩器輸出的信號加到測量頭中由線圈和電位器組成的電感橋路上。工件的微小位移經電感式傳感器的測頭帶動兩線圈內銜鐵移動，使兩線圈內的電感量發生相對的變化。當銜鐵處于兩線圈的中間位置時，兩線圈的電感量相等，電橋平衡。當測頭帶動銜鐵上下移動時，若上線圈的電感量增加，下線圈的電感量則減少；若上線圈的電感量減少，下線圈的電感量則增加。交流阻抗相應地變化，電橋失去平衡從而輸出了一個幅值與位移成正比，頻率與振蕩器頻率相同，相位與位移方向相對應的調制信號。此信號經放大，由相敏檢波器鑒出極性，得到一個與銜鐵位移相對應的直流電壓信號，經A/D轉換器輸入到單片機，經過數據處理進行顯示、傳輸、超差報警、統計分析等。

電感測微儀硬件系統組成

　　硬件系統由前相通道、單片機系統、人機通道電路組成，前相通道電路的作用是把電感式傳感器轉換成的電信號進行放大、分檔、相敏檢波等處理后供A/D采樣用。它包括正弦波振蕩電路，交直流放大電路，相敏檢波電路，A/D轉換電路。單片機系統及人機通道電路主要實現把前相通道電路傳送的模擬信號經A/D轉換后，送入單片機系統進行數據處理，實時地顯示測量結果，按不同的功能鍵可以實現不同的功能。

電感測微儀硬件特點

　　（1）在運算放大器的選擇上，本儀器均采用低漂移、低噪聲的運算放大器OP07.由OP07組成了集成化的交、直流放大器電路，雙T網絡正弦波發生器，集成的相敏檢波電路和濾波器等，省去了傳統電感測微儀使用的二極管、三極管和變壓器等，使得由二極管和三極管造成的非線性特性以及飽和壓降和反向電流得以改善；省去變壓器，調試制作比較方便，重量也較輕，可靠性增強。

　?。?）本儀器選用了逐次比較式12位A/D轉換器AD574，它的非線性誤差小于±1/2LBS或±1LBS，一次轉換時間約為25μs ，因其片內配有三態輸出緩沖器，可直接與各種典型的8位和16位微處理器相連，滿足了測量精度和實時顯示的要求，應用非常方便。

　?。?）本儀器采用了專業的顯示器及鍵盤接口芯片8279，單個芯片就能完成鍵盤輸入和LED顯示控制兩種功能，顯示方式為動態顯示，6位LED顯示器可以實現顯示測量結果。整機設有5個功能鍵，能夠實現如下功能：顯示被測工件的峰值，并把峰值存入數據存儲器，留待處理；可以進行統計分析，顯示一百個工件分組后各組的平均值和極值，直方圖的頻數，總平均值和極值；可以進行測量和相對測量的轉換；可以設定被測工件的上、下偏差，當被測工件的峰值超出設定值時，就要報警顯示；可以實現±500μm和±30μm檔的轉換。