[发明专利]光电传输旋转体多通道测量系统

说明书

本发明为一种光电传输旋转体多通道测量系统，属于电子技术领域。

目前测量旋转体上的某些物理量如应变、温度、压力等，均采用滑环(引电器)将旋转体上的信号引至静止部分后再加以测量。但由于引电器与测量敏感元件直接串联，引电器接触电阻、接触电势、内引线电阻均会在旋转过程中变化，这些变化无法与敏感元件的正常输出相区别，结果将造成误差。同时敏感元件输出的有效信号通常十分微小，当旋转体作高速旋转时，情况进一步恶化，引电器就会产生较大的误差，影响测量的精度。在相当长的时间里，人们对引电器作了大量的研究和开发工作，以求进一步提高引电器的性能，其中水银引电器是佼佼者，经过精密加工和仔细处理，其指标在所有引电器中首屈一指，但汞污染迫使其逐步退出使用。其他引电器均为固体滑环式，尽管国内外有关单位做了大量的工作，但在主要电气指标和寿命方面仍无突破，而且价格昂贵(国外价格通常在数千美元)。这样，引电器成了影响旋转体测量的结症，随着水银引电器的退役，情况变得更为严峻。

在这种情况下，人们将注意力转到非接触测量方式上，一种类似遥测的方法逐渐形成，它利用电波的传输，将敏感元件的输出信号传到静止部分，经过信号和数据处理完成测量。由于遥测的理论和方法比较成熟，加上集成电路等元器件的发展，这种方法不失为一种有前途的测量手段。但在旋转体上应用时，尤其是高速旋转的物体，由于采用感应方式供电，电压随转速的变化而变化，且有较大的干扰，同时采用此方法其供电方式需要占用较大的有效空间，使这种方法未能得到广泛应用。

鉴于现有测量中存在的弱点和局限性，本发明的目的是设计一种测量精度高，速度快，可靠性好，自动化程度高、无污染且供电力方式不占用有效空间的光电传输旋转体多通道测量系统。

本发明是一种光电传输旋转体多通道测量系统，该系统主要包括有安装在旋转体中旋转件上的部件称旋转部件(111)，和安装在旋转体中非旋转件上的部件及旋转体外的部件称静止部件(112)两部份及系统软件组成；

旋转部件(111)包括有敏感元件(1)、微型数据采集系统(211)、光传输部件(212)、电源(213)，该旋转部件(111)除敏感元件(1)安装在被测旋转件的任意被测点上，其余的部件焊接或安装在印刷电路板上，印刷电路板置放在圆柱形壳体内，该圆柱形壳体安装在旋转壳体(214)的中空部份(215)的空间内；在旋转部份(111)中的微型数据采集系统(211)中包括有：模拟开关(2)、偏置电路(3)、放大器(4)、A/D转换器(5)和单片机(6)；在光传输部件(212)中包括有：光驱动电路(7)和光传输器件(8)；在电源(213)中包括有；电源电路(9)和旋转体上的旋转部件导电轴承(10)、(10’)，藉此导电轴承(10)、(10’)传导电源；

该旋转部件的连接关系是：旋转部件(111)中的敏感元件(1)可根据需要安装在被测旋转件上，其输出端连接微型数据采集系统(211)中的模拟开关(2)，模拟开关(2)的输出端连接偏置电路(3)的输入端，偏置电路(3)的输出端连接放大器(4)的输入端，放大器(4)的输出端连A/D变换器(5)的输入端，A/D变换器(5)的输出端连接单片机(6)，单片机(6)的输出连接光传输部件(212)中的光驱动电路(7)的输入端，光驱动电路(7)的输出端连接光传输器件(8)。由电源电路(9)为旋转部件(111)供电。

静止部件(112)包括有系统供电电源(11)、光传输器件(12)、缓冲电路(13)、接口电路(14)、主计算机(15)、打印机(16)和显示器(17)，其中除光传输器件(12)安装在旋转体中的非旋转件定位轴(216)上外，其余的均置放在旋转体体外；

该静止部件的连接关系是：静止部件(112)中的光传输器件(12)连接缓冲电路(13)，缓冲电路(13)的输出端连接接口电路(14)的输入端，接口电路(14)的输出端连接主计算机(15)，主计算机(15)同时连接打印机(16)、显示器(17)，系统供电电源(11)为本发明供电。

本系统的主程序软件共由三部份组成：

A.  旋转部件中单片机的软件；  B.  计算机接口板中单片机的软件；

C.  主计算机的软件；其中，

该旋转部件中单片机的软件主要是：驱动控制旋转部件中的数据采集系统工作，包括对单片机的初始化、启动定时器、启动A/D转换器工作，及将A/D编码后的数据以串行码的格式传送到光电传输部件；

该计算机接口板中单片机的软件主要是：控制接收旋转体发来的串行码，串——并转换，并将数据送主计算机；