[发明专利]一种减少电磁脉冲干扰的电容测微仪采集处理装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种信号采集处理装置和方法，尤其涉及一种减少电磁脉冲干扰的电容测微仪采集处理装置和方法。

背景技术

电容测微仪具有重复性好，动态响应快，精度高等优点，广泛应用于精密加工与精密微位移检测领域。在机床精密加工中，为确保零件的加工质量，利用电容测微仪测量机床主轴的径向回转误差与轴向微窜动量，并利用测量值对机床运动控制系统进行补偿；在精密离心机研制领域，利用电容测微仪动态监测离心机主轴的运动间隙与回转误差，确保主轴运行安全，另外还利用电容测微仪测量离心机的动态半径与动态失准角等。这些检测量均为亚μm～μm级，属于精密微位移检测领域。

在这类测试项目中均包含有功率电机，如精密机床的拖动电机，精密离心机的大功率拖动电机等，电容测微仪在进行微位移测量时往往与电机处于同一空间，电机启动和持续运行时，产生连续的强电磁脉冲干扰信号，且干扰信号幅度大，并直接耦合到电容测微仪的信号通道中，将微弱测试信号淹没掉，对于精密测试，必须设法减小或消除此类强电磁干扰信号，这一直是个难题。目前常用的方法有利用线性光耦隔离电容测微仪的输出信号法、对测试系统加屏蔽罩隔离电磁干扰法、测试信号低通滤波后处理法等。上述方法各有优缺点，但均不能达到很好的抗干扰效果，比如低通滤波法，如何确定低通滤波频率，电机产生的强电磁干扰频谱宽，且不断变化，采用固定频率滤波势必将有效信号滤除，得到错误的测试结果，且这种后处理方法不便于实时处理。而采用屏蔽罩隔离电磁干扰，由于测试走线等原因，屏蔽罩不可能做到全封闭，电磁干扰会从屏蔽罩上的各孔隙耦合进测试系统，该法只可改善干扰信号的程度，但无法实现电磁干扰信号与电容测微仪的有效测试信号分离。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种同步处理测试信号，通过差分变换减少测试误差的一种减少电磁脉冲干扰的电容测微仪采集处理器。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

本发明包括信号调理器、第一屏蔽同轴电缆、电源电压、第二屏蔽同轴电缆、数据采集卡和数据采集计算机，电容测微仪的输出端与所述信号调理器的输入端连接，所述信号调理器的输出端通过第一屏蔽同轴电缆与所述数据采集卡的第一输入端连接，所述电源电压的输出端通过所述第二屏蔽同轴电缆与所述数据采集卡的第二输入端连接，所述数据采集卡的输出端与所述数据采集计算机的输入端连接。

进一步地，所述第一屏蔽同轴电缆和所述第二屏蔽同轴电缆长度、材质和阻抗均相同。

具体地，所述数据采集卡为同步数据采集卡。

作为优选，所述电源电压为直流电池或由线性LDO组成的低噪声电源电压。

具体地，所述数据采集计算机为通用PC计算机、专用PC仪器类计算机或嵌入式计算机。

本发明包括以下几个步骤：

步骤(1):在所述数据采集计算机上设置所述电容测微仪的采样频率和通道量程。

步骤(2):启动数据采集后电机连续转动工况下，所述数据采集卡分别对所述电源电压和所述信号调理器执行同步采集，所述数据采集卡的第一输入端与第二输入端的采样频率相同，获得第一通道信号和第二通道信号。

步骤(3):所述第一通道信号与所述第二通道信号通过所述数据采集计算机内的软件滤波模块执行相减执行差分运算，消除强电磁干扰后得到消磁信号。

步骤(4):所述消磁信号加偏置电压后执行偏置运算得到有效测试信号。

步骤(5):判断是否完成测试,如果测试未完成则自动转到步骤2，若完成测试则退出。

步骤(6):停止采集后，将所述有效测试信号传输至所述数据采集计算机并显示。

本发明的有益效果在于：

本发明通过采集同步测量信号后，对测量信号进行差分变换和对电压进行偏置运算，，实现了电磁干扰信号与电容测微仪的有效测试信号有效分离，适用于电机运行连续强电磁干扰下的各类微弱信号有效采集与处理。

附图说明

图1是本发明的硬件结构示意图。

图2是本发明的工作示意图。

图3是所述数据采集卡的第一输入端AIn0通道采集到电容测微仪原始信号波形图，

图4是所述数据采集卡的第二输入端AIn1通道采集到的精密电源模块通道波形图，

图5是对AIn0通道测试信号A与AIn1通道测试信号B执行减法滤波运算和1V偏置运算后，AIn0原始波形图与数据处理后的波形图比较图。

具体实施方式