[发明专利]天平小信号放大变流测量系统

说明书

(一)技术领域

本发明涉及天平小信号放大变流测量系统，主要是在综合模拟试验系统中应用的天平小信号放大变流测量系统。

(二)背景技术

在综合模拟试验系统中，天平信号要通过两道刷环才能将天平信号送给外部测试系统。由于天平信号是十微伏级信号，当天平信号通过刷环时，因为刷环是机械接触式的结构，屏蔽和隔离性能较比无刷环时要差，刷环会产生各种噪声，如：产生的热电噪声、接触电阻引起的噪声等，大大干扰了天平输出小信号，这些也能引起强电信号干扰，影响对天平小信号测量，从而使天平测得信号的信噪比严重恶化，使测量精度大大下降。尤其在目前的综合模拟试验系统中采用调频电机的情况下，上述问题更为严重。

(三)发明内容

针对上述问题，本发明给出天平小信号放大变流测量系统，采用在天平内置精密桥路电源和放大变流电路，先放大，然后将放大的电压信号变为电流信号，电流信号在传输过程中不易被别的信号干扰，尤其对刷环的接触电阻噪声和热电噪声不敏感，因此可以有效的抑制在天平信号输出途中所引入的干扰。

本发明的技术方案是：天平小信号放大变流测量系统由天平、刷环、精密桥路电源、放大变流电路、信号采集装置组成，精密桥路电源和放大变流电路放置在天平与刷环之间，安装在天平尾枝杆中，利用±15V外部电源通过刷环为精密桥路电源和放大变流电路供电，放大变流电路由放大器和电压/电流转换器构成，精密桥路电源输出+10V的电压供给天平和放大变流电路的电压/电流转换器，放大器把天平的输出信号放大，经过电压/电流转换器把输出信号电压量变为电流量，通过刷环送给信号采集装置，加载到信号采集装置输入端内置的250Ω标准电阻上。

本发明采用精密桥路电源和放大变流电路总成安装在天平尾部支杆中，在天平传感器信号通过刷环前将信号放大，并将电压信号变成电流信号传输，克服了由于刷环产生各种噪声引起信噪比严重恶化，使测量精度大大提高。安装在天平尾枝杆中的精密桥路电源使天平电源不经过刷环，避免了刷环噪声的污染和长线的电压衰减，提高了天平激励电压精度，从而也提高了测量精度。天平激励电压和天平小信号放大器紧靠天平传感器，并由电流信号进行传输的布局也改善电磁污染对测试系统的干扰。

(四)附图说明

图1是天平小信号放大变流测量系统结构示意图，

图2是精密桥路电源电路图，

图3是放大器电路图，

图4是电压/电流转换器电路图。

图1中标注的标号说明如下：1是天平，2是精密桥路电源，3是放大变流电路，4是一轴刷环，5是二轴刷环，6是信号采集装置。

图2中采用RFE102精密电源块，9012和TIP41晶体管组成复合管，电压调整电位器，标准电阻。

图3中采用PGA204仪用放大器，放大倍数设定由A1、A2同时接高电平来完成。

图4中采用XTR110电压/电流转换器，信号采集装置输入端电阻为250Ω标准电阻。

(五)具体实施方式

结合说明书附图列举出下述具体实施例，对本发明的技术方案做进一步说明。

如图1所示的天平小信号放大变流测量系统结构示意图，天平小信号放大变流测量系统由天平[1]、刷环[4][5]、精密桥路电源[2]、放大变流电路[3]、信号采集装置[6]组成，精密桥路电源[2]和放大变流电路[3]放置在天平[1]与刷环[4][5]之间，安装在天平[1]尾枝杆中，利用±15V外部电源通过刷环[4][5]为精密桥路电源[2]和放大变流电路[3]供电，放大变流电路[3]由放大器和电压/电流转换器构成，精密桥路电源[2]输出+10V的电压供给天平[1]和放大变流电路[3]中的电压/电流转换器，放大器把天平[1]的输出信号放大，经过电压/电流转换器把输出信号电压量变为电流量，通过刷环[4][5]送给信号采集装置[6]，加载到信号采集装置[6]输入端内置的250Ω标准电阻上。

如图2所示的精密桥路电源电路图，天平小信号放大变流测量系统的精密桥路电源是由精密电源集成块和晶体管组成的复合管构成，保证精确+10V输出的同时，扩大其输出电流范围，额定电流为300mA。

如图3所示的放大器电路图，天平小信号放大变流测量系统放大变流电路的放大器部分，放大倍数选择在1000倍，在天平传感器满量程输出±10mV时，使放大器的输出控制在±10V以内。