專(zhuān)利名稱(chēng)：磁致伸縮位移傳感器信號(hào)發(fā)射電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磁致伸縮位移傳感器信號(hào)發(fā)射電路。
背景技術(shù)：
我國(guó)在磁致伸縮材料的研究雖起步較晚，但也取得了一些成就，但大多是關(guān)于材料本身性能的研究，應(yīng)用研究卻較少見(jiàn).如北京科技大學(xué)新金屬材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室采用一種新的制造技術(shù)，制造出磁致伸縮材料的磁致伸縮系數(shù)達(dá)200-1550ppm,重復(fù)性、一致性高，工藝易于控制，成品率高，優(yōu)于國(guó)外相同尺寸產(chǎn)品的性能，并已申明了國(guó)家專(zhuān)利。在利用磁致伸縮效應(yīng)作為位移檢測(cè)的敏感元件研究方面，國(guó)內(nèi)研究報(bào)道較少，特別是大位移磁致伸縮位移的研究，研究領(lǐng)域主要集中在微距離。由于國(guó)內(nèi)對(duì)磁致伸縮位移傳感器需求增長(zhǎng)，使得其在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，但國(guó)內(nèi)技術(shù)水平還落后于國(guó)外，需要進(jìn)一步引進(jìn)新技術(shù)，磁致伸縮位移傳感器的研究有著廣闊的市場(chǎng)前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述不足，提供一種磁致伸縮位移傳感器信號(hào)發(fā)射電路，以產(chǎn)生與Fe83Ga17材料相匹配的電流脈沖信號(hào)。實(shí)現(xiàn) 上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案:
一種磁致伸縮位移傳感器信號(hào)發(fā)射電路，包括:激勵(lì)脈沖發(fā)射模塊和脈沖電流發(fā)射模塊；所述激勵(lì)脈沖發(fā)射模塊和脈沖電流發(fā)射模塊連接；所述激勵(lì)脈沖發(fā)射模塊將產(chǎn)生的激勵(lì)脈沖發(fā)射給所述脈沖電流發(fā)射模塊，所述脈沖電流發(fā)射模塊將激勵(lì)脈沖轉(zhuǎn)化為脈沖電流并將其發(fā)送給接口電路。所述激勵(lì)脈沖發(fā)射模塊主要由振蕩電路，分頻電路以及單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路構(gòu)成，所述振蕩電路產(chǎn)生振蕩信號(hào)源并發(fā)送給所述分頻電路，信號(hào)經(jīng)所述分頻電路分頻后傳輸給所述單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路產(chǎn)生激勵(lì)脈沖。所述單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器采用SNJ54121J芯片。所述脈沖電流發(fā)射模塊主要由開(kāi)關(guān)電路和充放電電路構(gòu)成；所述開(kāi)關(guān)電路主要由三極管和mos管組成，所述充放電電路主要由聚丙烯電容組成。激勵(lì)脈沖由NPN和PNP三極管組成的所述開(kāi)關(guān)電路控制mos管，從而控制聚丙烯電容的充放電，放電時(shí)產(chǎn)生的電荷(經(jīng)由高速開(kāi)關(guān)二極管)轉(zhuǎn)移到波導(dǎo)絲上。所述MOS管采用P75N06型號(hào)。使電荷轉(zhuǎn)移充分。所述脈沖電流發(fā)射模塊還包括開(kāi)關(guān)二極管，所述開(kāi)關(guān)二極與所述聚丙烯充放電容連接，用于配合電荷的快速轉(zhuǎn)移。所述開(kāi)關(guān)二極管包括第一開(kāi)關(guān)二極管和第二開(kāi)關(guān)二極管，所述第一開(kāi)關(guān)二極管正端接聚丙烯充放電容的負(fù)極，另一端接地；保證電路電流形成一個(gè)回路；所述第二開(kāi)關(guān)二極管負(fù)端接聚丙烯充放電容的負(fù)極，另一端接波導(dǎo)絲。
在以上技術(shù)方案的技術(shù)上，優(yōu)選的，激勵(lì)脈沖發(fā)射模塊和脈沖電流發(fā)射模塊都設(shè)置有電容，在激勵(lì)脈沖發(fā)射模塊中，電容分別設(shè)置在震蕩電路、分頻電路以及單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路的上游，以減少電源雜波對(duì)所生成的激勵(lì)脈沖信號(hào)的干擾。使激勵(lì)脈沖的波形更加穩(wěn)定。在脈沖電流發(fā)射模塊中，電容分別設(shè)置在MOS管的上游以及聚丙烯電容的上游，使雜波信號(hào)不干擾電容的充放電。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果:
一、產(chǎn)生幅度、頻率、脈寬滿足要求的激勵(lì)脈沖，能使磁致伸縮波導(dǎo)絲產(chǎn)生較強(qiáng)的垂直于軸向的環(huán)形磁場(chǎng)，從而使磁致伸縮波導(dǎo)絲產(chǎn)生足夠大的扭轉(zhuǎn)形變；產(chǎn)生與Fe83Ga17材料相匹配的電流脈沖信號(hào)。


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圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意 圖2是激勵(lì)脈沖發(fā)射模塊電路 圖3是脈沖電流發(fā)射模塊電路圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合試驗(yàn)例及具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)施例，凡基于本發(fā)明內(nèi)容所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。如圖1所示，一種磁致伸縮位移傳感器信號(hào)發(fā)射電路，包括:激勵(lì)脈沖發(fā)射模塊2和脈沖電流發(fā)射模塊3 ;所述激勵(lì)脈沖發(fā)射模塊2和脈沖電流發(fā)射模塊3連接；所述激勵(lì)脈沖發(fā)射模塊2將產(chǎn)生的激勵(lì)脈沖發(fā)射給所述脈沖電流發(fā)射模塊3，所述脈沖電流發(fā)射模塊3將激勵(lì)脈沖轉(zhuǎn)化為脈沖電流并將其發(fā)送給接口電路4。如圖2所示，所述激勵(lì)脈沖發(fā)射模塊主要由振蕩電路，分頻電路以及單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路構(gòu)成，所述振蕩電路產(chǎn)生振蕩信號(hào)源并發(fā)送給所述分頻電路，信號(hào)經(jīng)所述分頻電路分頻后傳輸給所述單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路產(chǎn)生激勵(lì)脈沖。所述單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器采用SNJ54121J芯片。如圖3所示，所述脈沖電流發(fā)射模塊主要由開(kāi)關(guān)電路和充放電電路構(gòu)成；所述開(kāi)關(guān)電路主要由三極管和mos管組成，所述充放電電路主要由聚丙烯電容組成。激勵(lì)脈沖由NPN和PNP三極管組成的所述開(kāi)關(guān)電路控制mos管，從而控制聚丙烯電容的充放電，放電時(shí)產(chǎn)生的電荷(經(jīng)由高速開(kāi)關(guān)二極管)轉(zhuǎn)移到波導(dǎo)絲上。所述MOS管采用P75N06型號(hào)。使電荷轉(zhuǎn)移充分。所述脈沖電流發(fā)射模塊還包括開(kāi)關(guān)二極管，所述開(kāi)關(guān)二極與所述聚丙烯充放電容連接，用于配合電荷的快速轉(zhuǎn)移。所述開(kāi)關(guān)二極管包括第一開(kāi)關(guān)二極管和第二開(kāi)關(guān)二極管，所述第一開(kāi)關(guān)二極管正端接聚丙烯充放電容的負(fù)極，另一端接地；保證電路電流形成一個(gè)回路；所述第二開(kāi)關(guān)二極管負(fù)端接聚丙烯充放電容的負(fù)極，另一端接波導(dǎo)絲。在以上技術(shù)方案的技術(shù)上，優(yōu)選的，激勵(lì)脈沖發(fā)射模塊和脈沖電流發(fā)射模塊都設(shè)置有電容，在激 勵(lì)脈沖發(fā)射模塊中，電容分別設(shè)置在震蕩電路、分頻電路以及單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路的上游，以減少電源雜波對(duì)所生成的激勵(lì)脈沖信號(hào)的干擾。使激勵(lì)脈沖的波形更加穩(wěn)定。在脈沖電流發(fā)射模塊中，電容分別設(shè)置在MOS管的上游以及聚丙烯電容的上游，使雜波信號(hào)不干擾電容的充放電。實(shí)施例1
電路中使用晶振和SN74LS04芯片組成震蕩信號(hào)源，產(chǎn)生震蕩信號(hào)；通過(guò)兩片SN74LS393計(jì)數(shù)器電路作為分頻器對(duì)信號(hào)進(jìn)行分頻處理，并且留有開(kāi)關(guān)S8以便對(duì)輸出頻率進(jìn)行選擇和設(shè)置。根據(jù)要求，設(shè)計(jì)選用SN54121單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器用作單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，使所得的激勵(lì)脈沖信號(hào)脈寬可以達(dá)到ns級(jí)別，并且可以根據(jù)需要調(diào)整脈寬寬度，能夠達(dá)到波形快速翻轉(zhuǎn)和穩(wěn)定的效果。本次激勵(lì)脈沖脈寬設(shè)置為30us。激勵(lì)脈沖信號(hào)輸入后，通過(guò)一個(gè)NPN和一個(gè)PNP三極管以及可以驅(qū)動(dòng)大電流的MOS管組成一個(gè)開(kāi)關(guān)作用的電路，控制聚苯乙烯電容充放電，其波形如下圖所示。聚苯乙烯電容具有絕緣電阻高，電容穩(wěn)定性好，溫度系數(shù)小的特點(diǎn)，再配合小型的高速開(kāi)關(guān)二極管1η4148,從而完成將激勵(lì)脈沖轉(zhuǎn)換成電流脈沖的功能。對(duì)于激勵(lì)脈沖周期的選擇，由磁致伸縮位移傳感器工作原理知，信號(hào)發(fā)射電路發(fā)射一個(gè)電流脈沖信號(hào)，產(chǎn)生的軸向磁場(chǎng)遇到位置磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)，由于威德曼效應(yīng)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)扭轉(zhuǎn)彈性波，由于電流脈沖的速度相當(dāng)于光速，可以忽略不計(jì)，所以只需考慮發(fā)射脈沖與接收脈沖之間的時(shí)間間隔，就能計(jì)算得到活動(dòng)磁環(huán)的位置.所以發(fā)射脈沖的周期必須大于扭轉(zhuǎn)彈性波在波導(dǎo)絲中最遠(yuǎn)距離傳輸?shù)臅r(shí)間。由于實(shí)驗(yàn)中波導(dǎo)絲的長(zhǎng)度在Im左右，扭轉(zhuǎn)彈性波的傳輸速度為3000m/s，所以t=0.33ms，即脈沖周期T > 0.33ms，實(shí)踐中取T=0.8ms ο 為了產(chǎn)生足夠大的電流使波導(dǎo)絲產(chǎn)生形變以形成扭轉(zhuǎn)彈性波，所以實(shí)踐中電流強(qiáng)度的大小也很重要，由于波導(dǎo) 絲上的電流強(qiáng)度在0.5-3A最合適，所以實(shí)驗(yàn)中電流應(yīng)控制在此范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種磁致伸縮位移傳感器信號(hào)發(fā)射電路，其特征在于，包括:激勵(lì)脈沖發(fā)射模塊和脈沖電流發(fā)射模塊；所述激勵(lì)脈沖發(fā)射模塊和脈沖電流發(fā)射模塊連接；所述激勵(lì)脈沖發(fā)射模塊將產(chǎn)生的激勵(lì)脈沖發(fā)射給所述脈沖電流發(fā)射模塊，所述脈沖電流發(fā)射模塊將激勵(lì)脈沖轉(zhuǎn)化為脈沖電流并將其發(fā)送給接口電路。
2.如權(quán)利要求1所述的磁致伸縮位移傳感器信號(hào)發(fā)射電路，其特征在于，所述激勵(lì)脈沖發(fā)射模塊主要由振蕩電路，分頻電路以及單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路構(gòu)成，所述振蕩電路產(chǎn)生振蕩信號(hào)源并發(fā)送給所述分頻電路，信號(hào)經(jīng)所述分頻電路分頻后傳輸給所述單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路產(chǎn)生激勵(lì)脈沖。
3.如權(quán)利要求2所述的磁致伸縮位移傳感器信號(hào)發(fā)射電路，其特征在于，所述單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器采用SNJ54121J芯片。
4.如權(quán)利要求1所述的磁致伸縮位移傳感器信號(hào)發(fā)射電路，其特征在于，所述脈沖電流發(fā)射模塊主要由開(kāi)關(guān)電路和充放電電路構(gòu)成；所述開(kāi)關(guān)電路主要由三極管和mos管組成，所述充放電電路主要由聚丙烯電容組成； 激勵(lì)脈沖由NPN和PNP三極管組成的所述開(kāi)關(guān)電路控制mos管，從而控制聚丙烯電容的充放電，放電時(shí)產(chǎn)生的電荷(經(jīng)由高速開(kāi)關(guān)二極管)轉(zhuǎn)移到漆包線上。
5.如權(quán)利要求4所述的磁致伸縮位移傳感器信號(hào)發(fā)射電路，其特征在于，所述MOS管采用P75N06型號(hào)，使電荷轉(zhuǎn)移充分。
6.如權(quán)利要求4所述的磁致伸縮位移傳感器信號(hào)發(fā)射電路，其特征在于，所述脈沖電流發(fā)射模塊還包括開(kāi)關(guān)二極管，所述開(kāi)關(guān)二極與所述聚丙烯充放電容連接，用于配合電荷的快速轉(zhuǎn)移。
7.如權(quán)利要求6所述的磁致伸縮位移傳感器信號(hào)發(fā)射電路，其特征在于，所述開(kāi)關(guān)二極管包括第一開(kāi)關(guān)二極管·和第二開(kāi)關(guān)二極管，所述第一開(kāi)關(guān)二極管正端接聚丙烯充放電容的負(fù)極，另一端接地；保證電路電流形成一個(gè)回路；所述第二開(kāi)關(guān)二極管負(fù)端接聚丙烯充放電容的負(fù)極，另一端接波導(dǎo)絲。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了磁致伸縮位移傳感器信號(hào)發(fā)射電路。一種磁致伸縮位移傳感器信號(hào)發(fā)射電路，包括激勵(lì)脈沖發(fā)射模塊和脈沖電流發(fā)射模塊；所述激勵(lì)脈沖發(fā)射模塊和脈沖電流發(fā)射模塊連接；所述激勵(lì)脈沖發(fā)射模塊將產(chǎn)生的激勵(lì)脈沖發(fā)射給所述脈沖電流發(fā)射模塊，所述脈沖電流發(fā)射模塊將激勵(lì)脈沖轉(zhuǎn)化為脈沖電流并將其發(fā)送給接口電路，以產(chǎn)生與Fe83Ga17材料相匹配的電流脈沖信號(hào)。
文檔編號(hào)G01B7/02GK103234444SQ201310145320
公開(kāi)日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月24日
發(fā)明者周新志, 馮希辰, 余超 申請(qǐng)人:四川大學(xué)