專利名稱：一種差動變壓器式傳感器的模擬裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于傳感器模擬技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種差動變壓器式傳感器的模擬裝置。
背景技術(shù)：
差動變壓器式傳感器(LVDT或RVDT)是航空航天及工業(yè)領(lǐng)域應用廣泛的重要位移/角位移傳感器，具備無摩擦測量、無限機械壽命、無限分辨率等優(yōu)點。在安全性、可靠性要求較高的場合，通常上位控制單元會對該類型傳感器的輸入和輸出信號進行監(jiān)視。圖1所示為LVDT型的差動變壓器式傳感器結(jié)構(gòu)原理，其結(jié)構(gòu)基本類似鐵芯可動變壓器，由一個初級線圈，兩個次級線圈，鐵芯，線圈骨架，外殼等部件組成。在工作過程中，鐵芯的運動，使次線圈 中的磁通量發(fā)生改變，引起次線圈輸出電壓的變化，A、B兩個次線圈電壓變化方向相反。在地面試驗、自動控制系統(tǒng)或測試系統(tǒng)中，需要對該類型傳感器進行模擬，以提供精確、可控的模擬信號，輸入到上位控制單元解算后，進行閉環(huán)控制。一般情況下，許多工業(yè)級產(chǎn)品成本較高，難于適應具體試驗要求，有時也無法通過上位控制單元復雜的監(jiān)測要求。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型提出了一種傳感器模擬裝置，能實現(xiàn)對差動變壓器式傳感器的模擬，也能提供真實傳感器難以實現(xiàn)的故障模擬信號。本實用新型提出了一種差動變壓器式傳感器的模擬裝置，包括至少兩個輸出單元，用于輸出不同的模擬次級線圈信號，所述模擬裝置還包括模擬控制單元，以及至少兩個信號處理單元，其中，所述信號處理單元還包括分壓裝置；所述模擬控制單元與所述至少兩個信號處理單元相連，并指定所述信號處理單元通過所述分壓裝置將接收到的激勵信號按所述模擬控制單元指定的比例分別傳輸至相應的所述輸出單元。在一個實施例中，所述分壓裝置包括數(shù)字電位器，所述數(shù)字電位器與所述模擬控制單元連接，并輸出由所述模擬控制單元指定比例的信號。在一個實施例中，所述信號處理單元進一步包括比例放大電路，與所述數(shù)字電位器相連，用于調(diào)整所述數(shù)字電位器輸出信號的幅值。在一個實施例中，所述信號處理單元還包括緩沖電路，并連接于所述比例放大電路，用于提高所述比例放大電路的輸出信號的負載能力。在一個實施例中，所述模擬裝置還包括至少兩個信號調(diào)制電路，與所述輸出單元相連，用于調(diào)制所述輸出單元輸出的所述模擬次級線圈信號，并將調(diào)制后的所述模擬次級線圈信號反饋至所述模擬控制單元。 在一個實施例中，所述輸出單元包括輸出隔離電路，用于隔離輸出的模擬信號。在一個實施例中，所述輸出隔離電路為隔離變壓器。在一個實施例中，所述模擬裝置還包括輸入隔離電路，用于隔離所述激勵信號。[0014]在一個實施例中，所述輸入隔離電路為隔離變壓器。在一個實施例中，所述模擬裝置還包括信號發(fā)生電路，用于產(chǎn)生所述激勵信號本實用新型具有可以遠程控制，且可以適應不同的激勵信號源的優(yōu)點。通過本實用新型，可以產(chǎn)生指定要求的兩路次級線圈的信號，以滿足自動控制的要求。另外，通過隔離電路實現(xiàn)較高的安全性，且輸入阻抗高，輸出驅(qū)動能力大。本實用新型成本低廉、可靠性強、控制簡便、易于集成和二次開發(fā)，特別是可以提供真實傳感器難以實現(xiàn)的故障模擬信號。

通過參照附圖閱讀以下所作的對非限制性實施例的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯。圖1為LVDT型差動變壓器式傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型差動變壓器式傳感器模擬裝置示意圖；圖3為本實用新型差動變壓器式傳感器模擬裝置詳細示意圖；圖4為本實用新型實施例的輸出隔離電路原理圖。
具體實施方式
請參閱圖2，模擬裝置包括通訊接口、模擬控制單元、第一、第二信號處理單元和第
一、第二輸出單兀。
通訊接口的輸入端與遠程用戶端連接，與遠程用戶端的連接方式可以是常見的有線方式或無線方式，通訊接口的輸出端與模擬控制單元的輸入連接。通訊接口用于接收指令，接收的指令包括次級線圈A指令、次級線圈B指令、模擬激勵信號指令，并將相應指令發(fā)送給模擬控制單元。模擬控制單元分別與第一、第二信號處理單元相連，控制第一、第二信號處理單元輸出變化方向相反的模擬次級線圈A與B的信號，并將其反饋至模擬控制單元。模擬控制單元根據(jù)接收到的反饋信號后，進而判斷信號處理單元產(chǎn)生的信號是否與接收的指令需要產(chǎn)生的信號一致。由于模擬裝置是用來模擬不同的次級線圈的信號，故其需要產(chǎn)生兩個變化趨勢相反的信號。圖3更為詳細地描述了圖2中的模擬裝置，其中，模擬控制單元包括數(shù)字處理器；第一信號處理單兀包括第一數(shù)字電位器、第一比例放大電路和第一緩沖電路；第二信號處理單元也包括相應的數(shù)字電位器、比例放大電路和緩沖電路；第一輸出單元包括第一輸出隔離電路，第二輸出單元包括第二輸出隔離電路；模擬裝置還包括第一信號調(diào)制電路和第二信號調(diào)制電路。模擬裝置還可以包含信號發(fā)生電路，用于根據(jù)模擬控制單元發(fā)出的指令產(chǎn)生滿足需要的頻率、幅值的激勵信號，并輸入數(shù)字電位器。當然，模擬裝置也可以接收外部的激勵信號，即不是由模擬裝置自身產(chǎn)生的信號。為了保護內(nèi)部電路，通常利用輸入隔離電路來接收并傳遞外部信號，然后輸入數(shù)字電位器。輸入隔離電路的輸出可以通過電容耦合或其它方式耦合至跟隨電路，截取交流分量，以預處理激勵信號，將其幅值調(diào)整為滿足要求的跟隨信號。激勵信號與數(shù)字電位器之間往往不能直接連接，故需輸入隔離電路，然后通過跟隨電路輸出參考電平給數(shù)字電位器。上述的數(shù)字處理器，例如單片機、DSP等等，用于控制下級的數(shù)字電位器，數(shù)字處理器從通訊接口接收到次級線圈A與B的指令時，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字電位器的控制指令，接收到模擬激勵信號指令時，則將其轉(zhuǎn)換為信號發(fā)生電路的控制指令。輸入隔離電路則用來隔離輸入的激勵信號，保護上級電路，一般可選用隔離變壓器。跟隨電路，譬如由運放構(gòu)成的跟隨電路，用來接收外部激勵信號或信號發(fā)生電路產(chǎn)生的信號，并調(diào)整接收的信號的幅值，并將調(diào)整后的信號輸出至數(shù)字電位器。第一、第二數(shù)字電位器在數(shù)字處理器控制下，將接收到的信號按比例輸出至后續(xù)電路，從而得到比例關(guān)系符合遠程指令要求的兩路預模擬信號。截取兩路預模擬信號的交流分量，分別經(jīng)第一、第二比例放大電路實現(xiàn)增益調(diào)節(jié)后，分別通過第一、第二緩沖電路分別輸出至第一、第二輸出隔離電路，緩沖電路可以保護前級電路，并提高兩路模擬信號的帶載能力。第一、第二輸出隔離電路，用于隔離輸出的模擬信號，可以保護輸出級電路，一般選用隔離變壓器。信號調(diào)制電路用于引回模擬次級線圈A和B信號，使其適合輸入數(shù)字處理器，數(shù)字處理器根據(jù)接收到的調(diào)制后的模擬次級線圈A和B信號以判斷是否已經(jīng)產(chǎn)生指定的信號，并做相應調(diào)整。其中，信號調(diào)制電路可以根據(jù)實際需求，選擇相應的信號調(diào)制方法和電路，譬如濾波、斬波等，使反饋信號適合數(shù)字處理器的輸入。由上述，當一路激勵信號，經(jīng)輸入隔離并進行幅值調(diào)制后，經(jīng)過兩路數(shù)字電位器進行比例輸出，比例輸出由數(shù)字處理器的指令控制，得到兩路比例關(guān)系符合要求的預模擬信號，預模擬信號經(jīng)比例放大和緩沖電路，再由輸出隔離，得到幅值、比例滿足要求的模擬信號。第一輸出隔離電路和第二輸出隔離電路均可以采用隔離變壓器，圖4為輸出級的隔離變壓器的示例圖。輸入信號vinl、Vin2是經(jīng)前級電路處理后的交流信號，通過輸出級的隔離變壓器，可以得到模擬次級線圈A、B信號分別為:A1和A2，B1和B2，則模擬次級線圈A的電壓UaSAI與A2上的電勢差。另外為了能夠?qū)⑤敵鲂盘柗答佒燎凹壍臄?shù)字信號處理器，故隔離變壓器還產(chǎn)生反饋信號AT、BT。將反 饋信號AT、BT分別通過第一、第二信號調(diào)制電路后，即可供數(shù)字信號處理器使用。本實用新型還可以提供真實傳感器難以實現(xiàn)的故障模擬信號。在使用真實傳感器時，次級線圈A與B的變化量的絕對值相等、極性相反，故次級線圈A上的電勢與B上的電勢的和為一定值，即UA+UB = C，其中C為常數(shù)。但實際使用時，真實的線圈難免會出現(xiàn)故障，可能會出現(xiàn)UA+UB > C，*UA+UB < C的情形，這在使用真實傳感器實驗時，是難以模擬的。本實用新型則可以通過數(shù)字處理器控制數(shù)字電位器來模擬此種情況。數(shù)字處理器產(chǎn)生數(shù)字電位器控制指令，增大第一數(shù)字電位器的輸出比例，維持第二數(shù)字電位器的輸出比例，最后的模擬次級線圈A信號的變化量大于模擬次級線圈B信號的變化量，出現(xiàn)UA+UB> C的情形，如此則可以模擬線圈損壞的情形，提供更加豐富的數(shù)據(jù)。同理，也可以產(chǎn)生UA+UB < C的情形，只要數(shù)字處理器產(chǎn)生相應的信號即可。以上所述的具體描述，對發(fā)明的目的，技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施例，用于解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型的保護范圍，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本 實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種差動變壓器式傳感器的模擬裝置，包括至少兩個輸出單元，用于輸出不同的模擬次級線圈信號，其特征在于: 所述模擬裝置還包括模擬控制單元，以及至少兩個信號處理單元，其中，所述信號處理單元還包括分壓裝置； 所述模擬控制單元分別與所述至少兩個信號處理單元相連，并指定所述信號處理單元通過所述分壓裝置將接收到的激勵信號按所述模擬控制單元指定的比例分別傳輸至相應的所述輸出單元。
2.如權(quán)利要求1所述的模擬裝置，其特征在于，所述分壓裝置包括數(shù)字電位器，所述數(shù)字電位器與所述模擬控制單元連接，并輸出由所述模擬控制單元指定比例的信號。
3.如權(quán)利要求2所述的模擬裝置，其特征在于，所述信號處理單元進一步包括比例放大電路，與所述數(shù)字電位器相連，用于調(diào)整所述數(shù)字電位器輸出信號的幅值。
4.如權(quán)利要求3所述的模擬裝置，其特征在于，所述信號處理單元還包括緩沖電路，相連于所述比例放大電路，用于提高所述比例放大電路的輸出信號的負載能力。
5.如權(quán)利要求1所述的模擬裝置，其特征在于，所述模擬裝置還包括至少兩個信號調(diào)制電路，分別與所述輸出單元相連，用于調(diào)制所述輸出單元輸出的所述模擬次級線圈信號，并將調(diào)制后的所述模擬次級線圈信號反饋至所述模擬控制單元。
6.如權(quán)利要求1所述的模擬裝置，其特征在于，所述輸出單元包括輸出隔離電路，用于隔離輸出的模擬信號。
7.如權(quán)利要求6所述的模擬裝置，其特征在于，所述輸出隔離電路為隔離變壓器。
8.如權(quán)利要求1所述的模擬裝置，其特征在于，所述模擬裝置還包括輸入隔離電路，用于隔離所述激勵信號 。
9.如權(quán)利要求8所述的模擬裝置，其特征在于，所述輸入隔離電路為隔離變壓器。
10.如權(quán)利要求1至9任一項所述的模擬裝置，其特征在于，所述模擬裝置還包括信號發(fā)生電路，用于產(chǎn)生所述激勵信號。
專利摘要本實用新型提供了一種差動變壓器式傳感器的模擬裝置，至少包括兩個輸出單元，用于輸出不同的模擬次級線圈信號；模擬裝置還包括模擬控制單元，以及至少兩個信號處理單元，其中，信號處理單元還包括分壓裝置；模擬控制單元分別與信號處理單元相連并指定信號處理單元通過分壓裝置將接收到的激勵信號按模擬控制單元指定的比例分別傳輸至相應的輸出單元。本實用新型可以遠程控制，且可以適應不同的激勵信號源，并可以產(chǎn)生指定要求的兩路次級線圈的信號，能夠提供真實傳感器難以實現(xiàn)的故障模擬信號。
文檔編號G09B23/18GK203118307SQ20132000330
公開日2013年8月7日 申請日期2013年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月5日
發(fā)明者李生杰, 田劍波, 曹丹青, 王鴻鑫, 危建國, 王虎朝, 吳雙 申請人:中國商用飛機有限責任公司, 中國商用飛機有限責任公司上海飛機設(shè)計研究院