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《振弦式傳感器信號(hào)采集卡的研制.pdf》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、2010正儀表技術(shù)與傳感器2010第1期InstrumentTechniqueandSensorNo．1振弦式傳感器信號(hào)采集卡的研制繆曉中，張為公(1．無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與信息系，江蘇無(wú)錫214121；2．東南大學(xué)儀器科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇南京210096)摘要：介紹振弦式傳感器的數(shù)學(xué)模型及工作原理，給出了該傳感器信號(hào)采集卡的設(shè)計(jì)方案。分析了激振與拾振電路的設(shè)計(jì)，傳感器信號(hào)頻率的等精度測(cè)量電路設(shè)計(jì)，以及采用CAN總線實(shí)現(xiàn)與主控卡相互通信的智能節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)。該采集卡作為一個(gè)嵌入式智能單元，可實(shí)現(xiàn)根據(jù)不同應(yīng)用需要與其他傳感器采集卡自
2、由組合，構(gòu)成一個(gè)靈活的集成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件平臺(tái)。關(guān)鍵詞：振弦式傳感器；激振；等精度測(cè)頻；CAN總線中圖分類號(hào)：TP216文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1002—1841(2010)0l一0076—04DevelopmentofSignalAcquisitionCardforVibrating-·wireTransducersMIAOXiao—zhong，ZHANGWei-gong(1．DepartmentofElectronicsEngineering，WuxiInstituteofTechnology，Wuxi214121，Ch
3、ina2．SchoolofInstrumentScienceandEngineering，SoutheastUniversity，Nanjing210096，China；)Abstract：Themathematicalmodelandprincipleofvibrating—wiretransducerswereintroduced，andtheimplementalmethodofsignalacquisitioncardforthissensorwaspresented．Thedesignsofexcitationan
4、ddetectioncircuit，equal—accuracymeasurementcircuitfor~ansdueerfrequency，intelligentnodecommunicatingwithmainboardviaCAN—Buswereanalyzed．Asanembeddedin-telligentunit，accordingtodifferentapplicationrequirement，thiscardCanbuildaflexiblehardwareplatformofintegratedaequ
5、isi—tionsystemwithothersensorcards．Keywords：vibrating—wiretransducers；excitation；frequencymeasurementofequalaccuracy；CAN—bus0引言系，當(dāng)振弦長(zhǎng)度確定之后，弦的振動(dòng)頻率變化量可以表示張緊振弦式傳感器以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固耐用、長(zhǎng)期穩(wěn)定性好、精度力的大小。根據(jù)弦的振動(dòng)方程推導(dǎo)計(jì)算，可得到以下關(guān)系式Ⅲ和分辨率高而著稱。該傳感器輸出信號(hào)為頻率信號(hào)，可接長(zhǎng)電f=1纜，便于遠(yuǎn)距離傳輸，所以一直受到工程界的注目，被廣泛應(yīng)用
6、于巖土工程、橋梁建筑等工程中。然而由于振弦式傳感器自身式中：r表示弦的張緊力表示弦的線密度；表示弦的長(zhǎng)度。的特點(diǎn)，使得其測(cè)量電路較一般傳感器復(fù)雜。針對(duì)該傳感器的由于T=Sor，or=6E，則特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種信號(hào)采集與通信卡，可靈活可靠的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)1=：萼=的采集和傳輸。該系統(tǒng)由傳感器激振與拾振電路模塊、等精度式中：s為弦的橫截面面積；or為弦所受的應(yīng)力；s為弦的應(yīng)變；測(cè)頻電路模塊,CAN總線通信電路模塊3個(gè)部分組成，采用8P為弦的體密度。位單片機(jī)為控制核心實(shí)現(xiàn)對(duì)以上3部分電路的控制。應(yīng)變可表示為：=Kf式中K-。因此應(yīng)變的變化
7、為：Ae=K(f一f)(3)式中為初頻，目前諧振弦式傳感器都是以該式作為理論計(jì)圖1系統(tǒng)總體框圖算模型，具有普遍意義。在實(shí)際的傳感器性能標(biāo)定的時(shí)候，經(jīng)1振弦式傳感器的數(shù)學(xué)模型常采用另一個(gè)擬合公式振弦式傳感器是以鋼弦作為敏感元件，輸入量為力，輸出△s=4一)+曰一)量為頻率信號(hào)的傳感器。其弦振動(dòng)的固有頻率與張緊力有關(guān)在一般情況下，弦的體密度P彈性模量式s以及弦的長(zhǎng)度z都可認(rèn)為是不變的，因此只要測(cè)出弦的諧振頻率，即可以間基金項(xiàng)目：江蘇省汽車工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金項(xiàng)目(QC2006O3)；江蘇接求出振弦所受的張力，應(yīng)力及弦的應(yīng)變8．
8、省交通科學(xué)研究計(jì)劃資助項(xiàng)目(06C04)；江蘇省高校“青藍(lán)工程”優(yōu)秀青年骨干教師培養(yǎng)對(duì)象資助項(xiàng)目弦的應(yīng)力與應(yīng)變計(jì)算公式為收稿日期：2009—05—12收修改稿日期：2009—09—05or=如(4)第1期繆曉中等：振弦式傳感器信號(hào)采集卡的研制772激振與拾振電路設(shè)計(jì)級(jí)，通過變壓器升壓、D的
