电感式位移传感器电路系统的设计方案

2.2 运算放大电路及滤波输出电路

针对传感器输出信号特点， 设计了基于AD698芯片的信号转换电路。 AD698是一种高精度线性差分式位移变压器（LVDT） 专用信号调整电路，可同时接收两路差动交流电压信号。图2为采用AD698对传感器进行信号转换的工作原理图。

AD698用一个正弦波函数振荡器和功率放大器来驱动传感器初级线圈，并用两个同步解调器对初级和次级电压进行解码，经过滤波和放大后最终输出直流电压信号；AD698经过同步解调可得到次级线圈输出电压值和初级线圈输出的参考电压值，通过计算A /B的比例并以此设置外部元件参数，可实现零位电压漂移补偿，从而满足测量的精度要求；AD698的输入电压和输出电压范围较广（均可达到正、负电压的输入与输出） , 可实现测头从零位到最大位移量及从最大位移量回到零位的测量，扩大了测量范围。

运算放大电路及滤波输出电路对经转换后的信号不同的交流电压进行进一步调节，可很好地匹配AD698芯片，并满足下一级电路的处理需求。滤波输出电路由一个二阶“Π”型滤波电路构成，在满足滤波精度要求的前提下，可保证较短的延迟时间。

2.3 窗口电压比较电路

窗口电压比较电路的功能是实时显示测头运动状态。它由多个不同参数的比较电路单元构成，将滤波输出后的电压信号分别与每个比较单元的参考电压值进行比较，从而实时反映测头不同的运动状态。

结合外接信号灯及蜂鸣器，可判断测头工作状态，并对测头作出相应控制，进而防止测头因过量程运动造成的危险，提高测量安全性。这里设置的测头运动状态分别为安装状态、检测状态和报警状态。

2.4量程切换电路

量程切换电路的功能是将电压信号以对应电表不同量程的位移值显示，从而提供直观的测量结果。量程切换电路由三个不同放大倍数的放大电路组成，外接电表（以电压值对应的位移量显示） 以实现输出电压值对应传感器位移量的显示。量程切换电路的放大倍数分别对应电表的不同量程，通过电路电阻参数的设置可实现测头500, 150, 30μm三档量程选择。

3 试验验证

用一等环规检定装置和数字电压表对测头的左、右齿面位移测量进行标定，标定方法采用静态特性标定法，标定试验记录见图3、图4.图中，k1 , k2 分别表示测头从零位运动到最大位移量和从最大位移量运动回零位测头的灵敏度。

标定公式如下：

式中： U为测头电路系统输出电压值，V; k为测头灵敏度，mV /mm; S 为测头位移量，mm; b为零位电压值偏移量，mV。

图3 左齿面测量数据曲线

图4 右齿面测量数据曲线