專利名稱：計(jì)算機(jī)動(dòng)平衡機(jī)檢測(cè)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)體動(dòng)平^^忮術(shù)的計(jì)算4幾動(dòng)平銜^^險(xiǎn)測(cè)電路。
技術(shù)背景
常用機(jī)械中包含著大量的作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的零部件，譬如各種 傳動(dòng)軸，主軸；電動(dòng)機(jī)和汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子；內(nèi)燃機(jī)的曲柄連桿機(jī)構(gòu)等等。作旋 轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的零部件，統(tǒng)稱為旋轉(zhuǎn)體；含有作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的零部件的機(jī)械，稱為往 復(fù)式才W成。在理想情況下，旋轉(zhuǎn)體在旋轉(zhuǎn)時(shí)與不旋轉(zhuǎn)時(shí)，對(duì)軸承產(chǎn)生的壓力 是一樣的，這樣的旋轉(zhuǎn)體是平衡的旋轉(zhuǎn)體。但是，工程中的各種旋轉(zhuǎn)體，由 于材質(zhì)不均勻或毛鏈缺陷、加工及裝配中產(chǎn)生的誤差，甚至設(shè)計(jì)時(shí)就具有非 對(duì)稱的幾何形狀等多種因素，使旋轉(zhuǎn)體在旋轉(zhuǎn)時(shí)，其每個(gè)微小質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生的離 心慣性力不能相互抵消，離心慣性力通過軸承作用到才A^A其1^出上，引起 了振動(dòng)和噪聲，加速軸承磨損，縮短機(jī)械的壽命，嚴(yán)重時(shí)，^it成破壞性事 故。因此，工程中需要對(duì)旋轉(zhuǎn)體進(jìn)行平纟軒。平衡^fe是為了減少旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中產(chǎn) 生的離心慣性力，使其&'允許的平衡精度等級(jí)，或使其產(chǎn)生的枳4成振動(dòng)幅 >1在允許的范圍內(nèi)的一種工藝方法。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型為了解決現(xiàn)有動(dòng)平衡才M企測(cè)電路中擺動(dòng)信號(hào)濾波放大器存在 擺動(dòng)信號(hào)頻率改變時(shí)幅值和相位也改變，且電鴻魯體性能差的問題，提供一 種應(yīng)用于計(jì)算機(jī)動(dòng)平衡機(jī)上的檢測(cè)電路。
本實(shí)用新型，包括鍵同步信號(hào)同步鎖相倍頻發(fā)生器電路、信號(hào)鎖相濾波 放大器電路和信號(hào)正交分離電路，同步鎖相倍頻發(fā)生器電路的輸入端輸入鍵 同步信號(hào)，同步鎖相倍頻發(fā)生器電路有兩組輸出端，其中第一組輸出端輸出 脈沖信號(hào)串與鎖相濾波放大器電路的一個(gè)輸入端連接，第二組輸出端輸出0 度同步方波信號(hào)和90度同步方波信號(hào)與信號(hào)正交分離電路的一個(gè)輸入端連 接；鎖相濾波放大器電路的另一個(gè)輸入端接入含雜波的擺動(dòng)信號(hào)，鎖相濾波
放大器電路的輸出端輸出經(jīng)濾去雜波的擺動(dòng)信號(hào)與正交分離電路的另 一個(gè)輸
入端連接；正交分離電路的輸出端輸出0度分量和90度分量。
本實(shí)用新型，所述同步鎖相倍頻發(fā)生器電路包括一個(gè)數(shù)字集成鎖相環(huán)
CD4046、 一個(gè)1/128分頻器CD4024和二個(gè)雙D觸發(fā)器CD4013,在鍵同步信號(hào)
的作用下產(chǎn)生一組脈沖信號(hào)串、 一組0度同步方波正/反相信號(hào)和一組90度
同步方波正/反相信號(hào)。
本實(shí)用新型，所述鎖相濾波放大器電路包括二組四運(yùn)算放大器、 一個(gè)
CD4098和四個(gè)JFET結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管，并在脈沖信號(hào)串的控制作用下濾去擺
動(dòng)信號(hào)中的雜波。
本實(shí)用新型，所iii交分離電路包括一組四運(yùn)算放大器和四個(gè)JFET結(jié)型 場(chǎng)效應(yīng)晶體管，并在0度同步方波正/反相信號(hào)(0+、 0-)和90度同步方波正/ 反相信號(hào)(90+、 90-)的控制下把已經(jīng)濾去雜波的擺動(dòng)信號(hào)分離為與鍵同步信 號(hào)同相的O度分量和與鍵同步信號(hào)正交的90度分量。
本實(shí)用新型，所述的信號(hào)鎖相濾波放大器電路中可根據(jù)不同類型的擺動(dòng) 傳感器由PI選擇器選擇實(shí)現(xiàn)一次積分或二次積分，〗吏^罷動(dòng)信號(hào)頻率改變時(shí)其 幅值不會(huì)改變。
本實(shí)用新型，與現(xiàn)有技^目比較，具有以下優(yōu)點(diǎn)通過鍵同步信號(hào)鎖相 倍頻發(fā)生器產(chǎn)生了 一組脈沖信號(hào)串， 一組0度同步方波正/反相信號(hào)和一組90 度同步方波正/^^目信號(hào)，分別控制信號(hào)鎖相濾波;改大器和信號(hào)正交分離電 路，將含有雜波的擺動(dòng)信號(hào)分離為與鍵同步信號(hào)同相的O度分量和與鍵同步 信號(hào)正交的90度^J:,從而實(shí)現(xiàn)幅值變化和相位變化都小于1 %的優(yōu)秀性能。
附圖i兌明


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)方框圖。
圖2-圖4為實(shí)施例的電原理圖，其中圖2為同步鎖相倍頻發(fā)生器電路， 圖3為鎖相濾波放大器電路，圖4為正交分離電路。 務(wù)沐實(shí)施方式
參照?qǐng)D1, 一種計(jì)算機(jī)動(dòng)平衡機(jī)檢測(cè)電路，包括鍵同步信號(hào)同步鎖相倍頻 發(fā)生器電路1 、信號(hào)鎖相濾波放大器電路2和信號(hào)正交分離電路3，同步鎖相
倍頻發(fā)生器電路的輸入端101輸入鍵同步信號(hào)，同步鎖相倍頻發(fā)生器電路有 兩組輸出端，其中第一組輸出端102輸出脈沖信號(hào)串與鎖相濾波放大器電路 的一個(gè)輸入端連接，第二組輸出端輸出0度同步方波信號(hào)和90度同步方波信 號(hào)與信號(hào)正交分離電路的一個(gè)輸入端連接；鎖相濾波放大器電路的另一個(gè)輸 入端201接入含雜波的擺動(dòng)信號(hào)，鎖相濾波放大器電路的輸出端202輸出經(jīng) 濾去雜波的擺動(dòng)信號(hào)與正交分離電路的另一個(gè)輸入端連接；正交分離電路的 輸出端輸出0度分量和90度分量。
參照?qǐng)D2，同步鎖相倍頻發(fā)生器電路1主要由數(shù)字集成鎖相環(huán)U401 (CD傷)、1/128分頻器U402 (CD4024 )、兩個(gè)雙D觸發(fā)器U403 (CD4013)、 U404 (CD4013)及周邊電路組成，數(shù)字集成鎖相環(huán)U401 (CD4046 )和1/128 分頻器U402 (CD4024 )組成一個(gè)高穩(wěn)^t的鎖相倍頻發(fā)生器，鍵同步信號(hào)通 過C401從U401的14腳輸入，U401的4腳VCOUT產(chǎn)生一組128倍于鍵同步信 號(hào)的脈沖信號(hào)串輸送到鎖相濾波放大器電路的輸入端；同時(shí)，U401的4腳同 時(shí)與U402的1腳、U403的3腳和U404的3腳連接，U402的4腳即Q6同時(shí) 與U403的5腳和U404的5腳連接，U403的8腳與U404的10腳連接后通過 電容C407與U402的3腳和U401的3腳連接，由一個(gè)雙D觸發(fā)器U403( CD4013 )， 并由U401的VCOUT和U402的Q6、 Q7控制產(chǎn)生一組0度同步方波正/反相信 號(hào)(0 + 、 0-)經(jīng)U403的13腳和12腳輸出；由一個(gè)雙D觸發(fā)器U404( CD4013 )， 并由U401的VCOUT和U402的Q6、 Q7控制產(chǎn)生一組90度同步方波正Agi目信 號(hào)(90+、 90-)經(jīng)U404的13腳和12腳輸出。
參照?qǐng)D3,鎖相濾波放大器電路2包括 一級(jí)輸入信號(hào)緩沖器A1; —級(jí) 輸出信號(hào)緩沖器A8; —級(jí)積分輸入的信號(hào)鎖相濾波放大器，它由運(yùn)算放大器 A2、 A3、 A4和結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管T101、 T102組成； 一級(jí)比例(或積分)輸入 的信號(hào)鎖相濾波;故大器，它由運(yùn)算》文大器A5、 A6、 A7和結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管 T103、 T104組成；由集成芯片U103A、 U103B (CD4098或CD4528 )和周邊電 路構(gòu)成的雙單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。U103的10腳分別通過電阻R103、電阻107與晶 體管TIOI、晶體管T102的柵極連接，U103的6腳分別通過電阻R115、電阻 1119與晶體管T103、晶體管T104的柵極連接，這兩級(jí)信號(hào)鎖相濾波放大器
的濾波性能分別由U103A和U103B (CD4098或CD4528 )雙單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的時(shí) 間寬度進(jìn)行控制。脈沖信號(hào)串分別從U103的4腳和U103的l2腳輸入，含雜 波的擺動(dòng)信號(hào)乂AI爰沖器A1的同相輸入端輸入，經(jīng)鎖相濾波放大器電路處理后 的濾去雜波的擺動(dòng)信號(hào)從信號(hào)緩沖器A8的輸出端輸出。
鎖相濾波放大器電路中可根據(jù)不同類型的擺動(dòng)傳感器由PI選擇器選擇實(shí) 現(xiàn)一次積分或二次積分，使擺動(dòng)信號(hào)頻率改變時(shí)其幅值不會(huì)改變。
參照?qǐng)D4,正交分離電路有一個(gè)0度分量分離電路和一個(gè)90度分量分離 電路組成。
O度分量分離電路，它由運(yùn)算放大器A9、運(yùn)算放大器AIO、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶 體管T201、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管T202和周邊電路組成，由鎖相濾波放大器電路 2輸出的0度同步方波的正相信號(hào)(0 + )和反相信號(hào)(0-)分別從結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶 體管T201的柵極和結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管T202的柵極輸入，濾去雜波信號(hào)的擺 動(dòng)信號(hào)通過電阻R202后同時(shí)從結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管T201的D才及和從結(jié)型場(chǎng)效 應(yīng)晶體管T202的D極輸入，T201的S極與運(yùn)算;故大器A9的反相輸入端連接， T202的S極與運(yùn)算;故大器A10的反相輸入端連接，運(yùn)算放大器A9的輸出端通 過電阻R206與運(yùn)算放大器A10的反相輸入端連接，運(yùn)算放大器A10的輸出端 通過電阻R210輸出擺動(dòng)信號(hào)的0度分量。
90度分量分離電路，它由運(yùn)算放大器All、運(yùn)算放大器A12、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng) 晶體管T203、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管T204和周邊電路組成，由信號(hào)鎖相濾波放大 器電路2輸出的90度同步方波的W目信號(hào)(90 +)和反相信號(hào)(90-)分別從結(jié) 型場(chǎng)效應(yīng)晶體管T203的柵極和結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管T204的柵極輸入，濾去雜 波信號(hào)的擺動(dòng)信號(hào)通過電阻R212后同時(shí)從結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管T203的D極和 從結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管T204的D極輸入，T203的S極與運(yùn)算放大器All的反相 輸入端連接，T204的S極與運(yùn)算放大器A12的反相輸入端連接，運(yùn)算放大器 All的輸出端通過電阻R217與運(yùn)算放大器A112的反相輸入端連接，運(yùn)算放大 器A12的輸出端通過電阻R221輸出擺動(dòng)信號(hào)的90度分量。
權(quán)利要求1、一種計(jì)算機(jī)動(dòng)平衡機(jī)檢測(cè)電路，其特征在于:包括鍵同步信號(hào)同步鎖相倍頻發(fā)生器電路(1)、信號(hào)鎖相濾波放大器電路(2)和信號(hào)正交分離電路(3)，同步鎖相倍頻發(fā)生器電路的輸入端(101)輸入鍵同步信號(hào)，同步鎖相倍頻發(fā)生器電路有兩組輸出端，其中第一組輸出端(102)輸出脈沖信號(hào)串與鎖相濾波放大器電路的一個(gè)輸入端連接，第二組輸出端輸出0度同步方波信號(hào)和90度同步方波信號(hào)與信號(hào)正交分離電路的一個(gè)輸入端連接；鎖相濾波放大器電路的另一個(gè)輸入端(201)接入含雜波的擺動(dòng)信號(hào)，鎖相濾波放大器電路的輸出端(202)輸出經(jīng)濾去雜波的擺動(dòng)信號(hào)與正交分離電路的另一個(gè)輸入端連接；正交分離電路的輸出端輸出0度分量和90度分量。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的計(jì)算機(jī)動(dòng)平衡才;L^r測(cè)電路，其特征在于所述 同步鎖相倍頻發(fā)生器電路包括一個(gè)數(shù)字集成鎖相環(huán)CD4046、 一個(gè)1/128分頻 器CD4024和二個(gè)雙D觸發(fā)器CD4013,在4建同步信號(hào)的作用下產(chǎn)生一組脈沖信 號(hào)串、 一組0度同步方波正/反相信號(hào)(0+、 0-)和一組90度同步方波正/反相 信號(hào)(90+、 90-)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l或2所述的計(jì)算機(jī)動(dòng)平4射;i^測(cè)電路，其特4棘于 所述鎖相濾波放大器電路包括二組四運(yùn)算放大器、 一個(gè)CD4098和四個(gè)JFET 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管，并在脈沖信號(hào)串的控制作用下濾去擺動(dòng)信號(hào)中的雜波。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的計(jì)算機(jī)動(dòng)平衡才;^企測(cè)電路，其特征在于 所i^jt交分離電路包括一組四運(yùn)算放大器和四個(gè)JFET結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管，并 在0度同步方波正/反相信號(hào)(0+、 0-)和90度同步方波正A^相信號(hào)(90+、 90-) 的控制下把已經(jīng)濾去雜波的擺動(dòng)信號(hào)分離為與鍵同步信號(hào)同相的0度分量和 與鍵同步信號(hào)正交的90度分量。
5、 才艮據(jù)權(quán)利要求3所述的計(jì)算機(jī)動(dòng)平衡才;L^測(cè)電路，其特征在于所述 正交分離電路包括一組四運(yùn)算放大器和四個(gè)JFET結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管，并在0 度同步方波正/反相信號(hào)(0+、 0-)和90度同步方波正/反相信號(hào)(90+、 90-)的 控制下把已經(jīng)濾去雜波的擺動(dòng)信號(hào)分離為與鍵同步信號(hào)同相的0度分量和與 鍵同步信號(hào)正交的90度分量。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種計(jì)算機(jī)動(dòng)平衡機(jī)檢測(cè)電路，包括鍵同步信號(hào)鎖相倍頻發(fā)生器電路，信號(hào)鎖相濾波放大器電路，信號(hào)正交分離電路。所述的鍵同步鎖相倍頻發(fā)生器產(chǎn)生N倍于鍵同步信號(hào)的脈沖信號(hào)串和0度、90度同步方波信號(hào)，脈沖信號(hào)串去控制信號(hào)鎖相濾波放大器使擺動(dòng)信號(hào)中的雜波被濾去而擺動(dòng)信號(hào)無失真地被放大，信號(hào)正交分離電路在0度、90度同步方波信號(hào)的控制下把擺動(dòng)信號(hào)分離為與鍵同步信號(hào)同相的0度分量和與鍵同步信號(hào)正交的90度分量，以便計(jì)算機(jī)作動(dòng)不平衡量的信號(hào)處理。
文檔編號(hào)G01M1/02GK201203496SQ20082005002
公開日2009年3月4日 申請(qǐng)日期2008年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月28日
發(fā)明者陳旭東 申請(qǐng)人:廣東中月電子有限公司