[发明专利]用于磁致伸缩位移传感器的信号检测电路

说明书

技术领域

本发明涉及信号检测电路的技术，特别是涉及一种用于磁致伸缩位移传感器的信号检测电路的技术。

背景技术

磁致伸缩位移传感器是一种通过内部非接触式的测控技术精确地检测活动磁环的绝对位置来测量被检测产品的实际位移值的非接触测量器具，具有高分辨率，高线性度，绝对量位置信号输出和防护等级高(IP69)等显著优点，可以满足绝大多数生产现场的需求。

磁致伸缩位移传感器都由信号检测电路(内置波导丝)和永久磁铁组成。当信号检测电路中的脉冲发生器产生的电脉冲沿波导丝传递时，电脉冲会同时伴随产生一个垂直于波导丝的环形磁场以光速沿波导丝传递；当电脉冲环形磁场与永久磁铁固有磁场相遇，二者的磁场矢量相叠加形成螺旋磁场，产生瞬时扭力并在波导丝上形成一个机械扭力波以声速传递并被传感器一端的感应线圈拾取，使线圈两端产生感应脉冲。通过测量激励电脉冲与扭力波返回产生的感应脉冲之间的时间差，就可以精确地计算出永久磁铁的位置。

但是，现有磁致伸缩位移传感器的信号检测电路结构都比较简单，对传感器中微弱电信号的放大水平较低，不能使波导丝产生最优扭转波信号，因此不能保证模拟信号的信噪比和稳定性，而且现有磁致伸缩位移传感器的信号检测电路对高速信号的检测精度也较低，上述原因使得现有磁致伸缩位移传感器具有稳定性差、检测精度低及抗干扰能力差的缺点。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种稳定性好、检测精度高、抗干扰能力强的用于磁致伸缩位移传感器的信号检测电路。

为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种用于磁致伸缩位移传感器的信号检测电路，所述磁致伸缩位移传感器包括永久磁铁，其特征在于，该电路包括：

输出单元，用于输出永久磁铁的位置信息；

微控制器，设有脉冲信号输出端、数据输入端和数据输出端，用于计算永久磁铁的位置，并通过其数据输出端连接并输出计算结果至输出单元；

信号激励脉冲单元，包括推挽式功率放大器和波导丝；所述微控制器经其脉冲信号输出端、推挽式功率放大器连接并输出周期窄脉冲信号至波导丝的两端，使波导丝在所述永久磁铁的位置产生扭转波信号；

信号放大及处理单元，包括用于拾取波导丝的扭转波信号的感应线圈、放大整形器、单稳态触发器和RS触发器；所述RS触发器设有信号输出端、第一输入端和第二输入端；所述感应线圈感应连接波导丝，其两端经放大整形器连接并输出感应信号至RS触发器的第一输入端；所述微控制器经其脉冲信号输出端、单稳态触发器连接并输出经延时处理的周期窄脉冲信号至RS触发器的第二输入端；

时间测量单元，包括用于产生高频振荡信号的高频信号发生器和外接计数器，所述高频信号发生器连接并输出高频脉冲信号至外接计数器，所述RS触发器经其信号输出端连接并控制外接计数器对高频脉冲信号进行计数；所述外接计数器连接并输出计数结果至微控制器的数据输入端；

电源模块，连接各单元，用于向各单元供电。

进一步的，所述微控制器设有控制信号输出端，所述推挽式功率放大器设有信号输入端、控制信号输入端、第一信号输出端和第二信号输出端，其信号输入端连接微控制器的脉冲信号输出端，其控制信号输入端连接微控制器的控制信号输出端，所述微控制器经其控制信号输出端控制推挽式功率放大器的打开和关闭；所述波导丝的两端分别为第一加载端和第二加载端，所述推挽式功率放大器的第一信号输出端连接波导丝的第一加载端，其第二信号输出端连接波导丝的第二加载端。

进一步的，所述放大整形器包括第一级放大芯片、第二级放大芯片和比较器；所述第一级放大芯片设有同向输入端、反向输入端、两个增益控制端和信号输出端，所述第二级放大芯片设有同向输入端、反向输入端和信号输出端，所述比较器设有同向输入端、反向输入端和信号输出端；

所述第一级放大芯片的同向输入端和反向输入端分别连接感应线圈的两端，而且其同向输入端和反向输入端之间接有由一个电容及两个二极管并接而成的滤波回路，用于输入信号滤波和输入保护；第一级放大芯片的两个增益控制端之间接有一个用于控制和调节其增益的电位器，其信号输出端经一电阻接至第二级放大芯片的同向输入端；

所述第二级放大芯片的反向输入端经一用于控制和调节其增益的电阻连接其信号输出端，其信号输出端经一电阻接至比较器的同向输入端；

所述比较器的反向输入端连接正电源，并经一稳压管接到模拟地；其信号输出端经一上拉电阻连接正电源，并接至RS触发器的第一输入端；