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1、单电源下相位补偿式电感传感器信号处理方法王选择,等单电源下相位补偿式电感传感器信号处理方法PhaseCompensationTypeSignalProcessingMethodforlnductanceSensorunderSinglePowerSupply1,211,21,21,2王选择侯洪洋翟中生杨练根刘文超12(湖北工业大学机械工程学院,湖北武汉430068;湖北省现代制造质量工程重点实验室,湖北武汉430068)摘要:针对非理想电感条件,对差动电感传感器输入与输出信号进行了研究,提出了一种简洁的以电容隔直流的单运放差动交流电桥处理
2、方法。设计了相应的处理电路,并对该电路进行了理论分析与计算。采用集成放大与补偿相位差的方法,解决了由于电感内阻不对称带来的差分信号与激励信号相差的问题,实现了单电源条件下对差动电感传感器输出信号进行激励、放大与相位补偿的处理。理论与试验均表明,该方法能够为相敏检波提供严格同相、反相的信号条件。关键词:交流电桥频率响应相位补偿差动电感传感器Matlab仿真中图分类号:TM938文献标志码:AAbstract:Theinputandoutputsignalsofdifferentialinductancesensorareresearched
3、fornon▬idealinductancecondition.ThesimpleprocessingmethodwithcapacitanceisolatingDCsingleoperationamplifieranddifferentialACbridgeisproposed,correspondingprocessingcircuitisdesigned,andthetheoreticalanalysisandcalculationofthiscircuitareconducted.Byadoptingthemethodintegr
4、atedamplificationandcompensationphasedifference,theproblemofphasedifferencebetweendifferentialsignalandexcitationsignalbroughtbytheasymmetryofinternalresistanceoftheinductorissolved,andtheprocessingofexcitation,amplificationandphasecompensationfortheoutputsignalsofdiffere
5、ntialinductancesensorundersinglepowersupplyconditionisimplemented.Boththeoreticalanalysisandexperimentsshowthatthismethodprovidesstrictnon▬invertingandinvertingsignalconditionsforphasesensitivedetection.Keywords:ACbridgeFrequencyresponsePhasecompensationDifferentialinduct
6、ancesensorMatlabsimulation位补偿方法,采用Matlab模型仿真技术对信号的输入0引言输出进行完整的仿真;最后通过试验验证其有效性。差动式电感传感器的信号处理电路,传统方法是[1]1单电源的电感信号处理方法在采用交流电桥进行差分放大的基础上进行检[2]波与滤波处理。这种方法只有在理想电感条件下在5V单电源条件下,差动电感传感器信号处理(电桥平衡时阻抗完全相等),电桥差分输出信号与激电路原理图如图1所示。[3]励信号才能随电感的变化完全同相或反相。而实际电感传感器由于内阻、外接线路与分布电容等影响,很难达到这样的理想
7、条件。因此,为了达到理想电感的条件,需要对电桥差分放大后的信号进行适当的相位[4]补偿,为减少检波带来的非线性误差创造条件。为此,本文提出了一种单电源条件下的差动式电感信号处理方法。首先对信号处理电路进行数学建模;其次利用建立的数学模型,通过频率分析方法,分析各环节输出与输入信号之间的关系;针对提出的相国家自然科学基金资助项目(编号:51175154、51275157);天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室开放基金资助项目(编号:PIL1209)。修改稿收到日期:2014-04-14。第一作者王选择(1971-),男,2005年毕业于
8、华中科技大学机械制造图1单电源的差动电感处理电路原理图及其自动化专业,获博士学位,教授,博士生导师;主要从事精密测量、光电检测方面的研究。Fig.1Differentialinductance
