[发明专利]一种用于精密测量的LVDT传感器信号处理方法及系统

说明书

本发明属于机械工件测量技术领域，具体涉及一种用于精密测量的LVDT传感器信号处理方法及系统，方法包括如下步骤：步骤1：获取LVDT传感器输出的模拟信号作为激励信号；步骤2：根据激励信号设置脉冲信号的频率、脉宽和延时；步骤3：利用步骤2获得的脉冲信号的频率、脉宽和延时对步骤1获得的激励信号进行选点采样得到多个采样点，然后对所有采样点的信号幅度进行叠加并进行平滑滤波，得到伪直流信号；步骤4：对伪直流信号进行补偿，然后经过平滑滤波，输出数字信号。本发明将采集、调理、AD三个步骤一步到位，提高了系统的响应速度，适用于精密测量的要求。

技术领域

本发明属于机械工件测量技术领域，具体涉及一种用于精密测量的LVDT传感器信号处理方法及系统。

背景技术

近年来，测量技术已广泛应用于航空、航天、汽车、高精度机械制造、新型电子、新能源、医用人工关节等行业的新产品研发和生产过程的质量控制中。传感器能将微小的位移量转换为模拟量电信号，如果对该模拟量信号进行AD转换，转换为数字信号，就可以得到相应的位移量，并以此确保所需工件的精度。

在传统的高精度测量系统中，例如图2所示的解调方案，在完成解调后对模拟量电信号进行AD转换时，往往都需要配有高位的A/D转换器来输出数字量信号。这样既占用空间又增加了成本，使得高精度测量仪器往往高大笨重，使用不便，然而而小巧的测量仪器又不能满足精度和功能上的要求。同时采用硬件解调还具有灵活性不足的缺陷，相对于软件来说，硬件实现在改变参数时往往面临更多的困难。例如当我们需要修改驱动信号的频率时，硬件往往需要更换元器件，这是很不方便的。

发明内容

针对现有的信号处理方案中存在的电路体积大，信号处理过程繁杂的问题，本发明提供了一种基于精密测量仪器的LVDT传感器信号处理方法及系统，采用如下技术方案实现：

一种用于精密测量的LVDT传感器信号处理方法，包括如下步骤：

步骤1：获取LVDT传感器输出的模拟信号作为激励信号；

步骤2：根据激励信号设置脉冲信号的频率、脉宽和延时；

步骤3：利用步骤2获得的脉冲信号的频率、脉宽和延时对步骤1获得的激励信号进行选点采样得到多个采样点，然后对所有采样点的信号幅度进行叠加并进行平滑滤波，得到伪直流信号；

步骤4：对伪直流信号进行补偿，然后经过平滑滤波，输出数字信号

进一步的，步骤2中对激励信号的采样以及对所有采样点的信号幅度进行叠加包括以下步骤：

步骤a：对连续n个周期内的激励信号中所有波峰和波谷各选取q个点完成采样，其中n、q为正整数；

步骤b：对所有波峰采样点的幅度值进行叠加，所有波谷采样点的幅度值取绝对值后进行叠加，最后将两次进行叠加后的值求和。

更进一步的，所述平滑滤波为2n点的平滑处理。

更进一步的，设置单片机的脉冲信号频率f为激励信号频率的两倍，设置脉冲信号的脉宽P和延时Td使得Td＝T-P/2，T为脉冲信号的周期且T＝1/f，所述脉冲信号频率f＝10KHz，所述脉宽P＝20μs，所述延时Td90μs。

更进一步的，步骤3中对伪直流信号进行补偿包括线性补偿和非线性补偿。

一种用于精密测量的LVDT传感器信号处理系统，包括：LVDT传感器单元、脉冲信号参数设置单元、采样及叠加单元和补偿单元；