[实用新型]一种火焰切割调高系统中的微电容检测电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种微电容检测电路，尤其涉及一种应用在火焰切割调高系统中的微电容检测电路。

背景技术

由于切割钢板厚度大，切割成本低的优点，数控火焰切割机在工业制造领域仍然得到广泛使用。数控火焰切割机在切割钢板的过程中，由于钢板高低不平或者倾斜等其它原因会影响加工质量，为提高加工的精度和质量，减少废料的产生，切割过程中需要高性能的自动调高系统保证割嘴到钢板之间高度的恒定。火焰切割是利用割嘴喷出的氧气燃烧放热，使工件切口处的金属局部熔化，并借高压气流排除熔融金属以形成切口的一种加工方法。因此，要保证割嘴到工件之间高度的恒定，就需要实时检测割嘴和工件表面之间的高度。

在火焰切割时，由于割嘴附近的温度很高，一般的高度传感器不适用，因此需自行设计抗高温、精度高的传感器装置。现有的方案均采用在和割嘴等高的平面内放置一钢制的平面感应环(可以耐高温)，感应环和钢板之间就构成了一个电容，电容的大小与感应环到钢板的距离成反比的关系，通过检测此电容的值就可以计算出高度。但是由于此电容的值很小(几PF到几十PF)，而且存在线电容等很多干扰，因此如果不采取特殊的措施就很难检测到电容的变化。

目前已知的火焰切割调高系统中的微电容检测电路，存在着检测精度低，反应速度慢，抗干扰能力差的弊端。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种应用在火焰切割调高系统中的微电容检测电路。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：包括正弦信号发生电路、移相电路、运算放大电路和同步检波电路。正弦信号发生电路的输出端接到移相电路和运算放大电路，移相电路和运算放大电路的输出端接到同步检波电路。所述正弦信号发生电路用于产生正弦波激励信号；移相电路用于将正弦信号发生电路产生的正弦波激励信号移相90°；运算放大电路用于将正弦信号发生电路产生的正弦波激励信号进行放大处理；同步检波电路用于获得一个正比于被测电容容量的直流电压信号。

本实用新型的正弦信号发生电路采用了低失真的文氏电桥振荡电路，由选频网路和放大电路两部分组成，引入电压串联的深度负反馈，不仅振荡稳定，波形良好，而且振荡频率在较宽的范围内能方便的连续可调。

本实用新型的运算放大电路采用了“T型”电阻网络和“双T型”滤波器，有效地消除了杂散电容的影响，大大减小了噪声电压。

本实用新型的移相电路采用具有平坦频率特性的±90°的移相电路，利用OP放大器的差动输入，将特定频率的正弦波信号进行+90°移相。

本实用新型的同步检波电路采用单片集成双平衡模拟相乘器，具有极好的载波抑制能力和很高的共模抑制比, 可方便的平衡输入、调整增益与信号处理。在本电路的输出端加了由运放组成的有源低通滤波器, 把输出信号平滑成直流。

与现有技术相比，本实用新型采用采用锁相放大器的原理,计了正弦信号发生电路、移相电路、运算放大电路和同步检波电路，具有成本低、灵敏度较高、抗干扰能力强的优点。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型一种火焰切割调高系统中的微电容检测电路的原理框图。

图2是本实用新型一种火焰切割调高系统中的微电容检测电路的正弦信号发生电路。

图3是本实用新型一种火焰切割调高系统中的微电容检测电路的运算放大电路。

图4是本实用新型一种火焰切割调高系统中的微电容检测电路的移相电路。

图5是本实用新型一种火焰切割调高系统中的微电容检测电路的同步检波电路。

具体实施方式

见图1所示的一种火焰切割调高系统中的微电容检测电路，包括正弦信号发生电路、移相电路、运算放大电路和同步检波电路。正弦信号发生电路的输出端接到移相电路和运算放大电路，移相电路和运算放大电路的输出端接到同步检波电路。所述正弦信号发生电路用于产生正弦波激励信号；移相电路用于将正弦信号发生电路产生的正弦波激励信号移相90°；运算放大电路用于将正弦信号发生电路产生的正弦波激励信号进行放大处理，得到一个正比于被测电容容量的正弦信号；同步检波电路用于获得一个正比于被测电容容量的直流电压信号。

首先，被测电容由正弦信号发生电路产生的频率稳定的正弦激励信号激励,被测电容两端的电压经运算放大电路进行放大，得到一个正比于被测电容容量的正弦信号，之后与移相+90°的正弦激励激励信号经过锁相放大器进行同步检波, 解调之后经过低通滤波器, 获得一个正比于被测电容容量的直流电压信号。