专利名称：磁致加速度测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种磁致加速度测量仪，属于大专院校的电磁学、力学、电子技术等相关课程的实验领域。
背景技术：
磁致加速度测量仪是利用磁致直线位移传感器所研制的测量仪。磁致直线位移传感器是根据磁致伸缩原理制造的高精度、长行程绝对位置测量的位移传感器。它采用内部非接触的测量方式，由于测量用的活动磁环和传感器自身并无直接接触，不至于被摩擦、磨损，因而其使用寿命长、环境适应能力强、可靠性高，它能够适应各种恶劣的工业环境，并可对位移、速度做出精确的测量，因此磁致直线位移传感器在冶金、机械位移的测量等领域得到广泛的应用。磁致直线位移传感器测量范围宽，测量精度高(一般为0. 029T0. 05%)，重复性好，且温度系数较低，可以对距离、速度等多个参量进行测量。再加上其安装调试方便，输出信号多样，可以是模拟量、脉冲信号或数字信号。本测量仪的磁致直线位移传感器由传感器头、波导管、波导管内的波导丝以及内含磁环的小车组成。传感器利用磁致伸缩效应工作，移动的磁环在波导管中产生轴向磁�。刈挪ǖ妓看サ穆龀逵龅酱呕返闹嵯虼懦∈毙纬陕菪痛懦。贾虏ǖ妓坎で伪洌佣し⑴ぷ圆ǎ圆ㄒ院愣ǖ某ㄋ傧虿ǖ脊芰蕉舜ィū换夭ń邮兆爸媒邮兆缏龀�。因为超声波在波导管中是以恒速传播的，所以只要测出脉冲发射与脉冲接收之间的时间间隔乘以波速，即可得到磁环的位置，从而实现位置的测量。这个过程是连续不断的，所以每当磁环移动时，新的位置就会被测出来。应用磁致直线位移传感器可完成对运动物体的位置和速度等的测量，虽然在实际中也有一些测量类的应用，但是在应用中由于多数都是采用整体封装的结构，所以学生不易很好的理解磁致直线位移传感器的应用，同时也缺乏相应的实验仪器。而本测量仪采用可升高的测量台和透明的测量台侧板，能直观地进行测量和显示磁致直线位移传感器的作用，利于学生的对磁致直线位移传感器原理和应用的掌握。
实用新型内容针对现有的实验仪器的不足，本测量仪提出了一种结合磁致直线位移传感器和加速度测量工作台，并通过新型的数字信号处理器(DSP)进行精确处理和控制的磁致加速度测量仪。同时结合可升高的测量台可完成不同倾斜度状态下对带磁环的小车运动的时间、速度和加速度的处理和显示，使学生能完成对运动物体的运动参数的测量，并了解与掌握磁致直线位移传感器的原理与应用。测量仪能满足大专院校的力学、电磁学和物理等相关课程的教学实验要求。磁致加速度测量仪由磁致加速度测量仪主机和加速度测量工作台组成，磁致加速度测量仪主机上设置有八位数码显示表、开关、电源输出和信号端口、测量按键和功能按键；加速度测量工作台由磁致直线位移传感器、信号和电源线、测量台支架、高度升降架、弹簧、转轴、波导管、测量台距离标尺、测量台、带磁环的小车、升降架角度标尺、高度升降架锁紧螺母、平衡调节脚钉和水平液泡组成；磁致加速度测量仪主机内设置有数字信号处理器及信号和控制处理电路。测量仪主机内的数字信号处理器采用TI公司的数字信号处理器TMS320C31芯片，并构成一个DSP处理和控制电路。MS320C31是TI公司数字信号处理器中的第三代产品，是32位的浮点型数字信号处理器，它的地址宽度24bits，指令周期为60ns，具有通用的寄存器组、程序高速缓存、专用的辅助寄存器运算单元和内部双存取存储器，同时具有程序引导功能，其程序引导功能使TMS320C31方便的将存储单元和慢速的EPROM或其他标准器件中的程序装载到快速的片内RAM来运行，这样可以可在不降低运行性能的条件下减少芯片，压缩体积，降低成本。芯片上配置128KB RAM,它是16位64K的快速静态RAM，其存储速度为15ns，与TMS320C31连接时可以实现零等待。本测量仪的磁致直线位移传感器采用美国MTS公司RH系列的磁致直线位移传感器，RH系列位移传感器是MTS公司的高端产品。具有强大的电子测量和抗干扰能力，RH系列位移传感器的输出提供一组或两组绝对输出，它可以是两个位置或一个位置和一个速度，以直流电流表示。传感器电路内置一个16位的D/A转换器，从而省却了额外的放大器界面接口的成本和运算时间，因此输出值十分精确和快速。输出精度标准为2. 5 ii m，速度分辨率
0.lmm/s,同时行程最大可达7600mm,输出电流为4_20mA。本测量仪主机上的信号端口采用六芯航空插座。其加速度测量工作台上的测量台的侧板由透明材料制成。
图1是磁致加速度测量仪主机，其中的I是八位数码显示表、2是开关、3是电源输出、4是信号端口、5是测量按键、6是功能按键。图2是加速度测量工作台，其中的7是信号和电源线、8是磁致直线位移传感器、9是测量台支架、10是高度升降架、11是弹簧、12是转轴、13是波导管、14是测量台距离标尺、15是测量台、16是带磁环的小车、17是升降架角度标尺、18是高度升降架锁紧螺母、19是平衡调节脚钉、20是水平液泡。图3是测量仪电路系统框图。
具体实施方式
结合附图，下面具体说明磁致加速度测量仪的工作和电路情况。本测量仪采用的八位数码显示表，其驱动与显示芯片采用的是专用芯片MAX7219，MAX7219是八位串行共阴LED数码管动态扫描驱动芯片，其峰值段电流可达40mA，最高串行扫描速率为10MHz，典型扫描速率为1300Hz，仅使用很少的I/O 口，即可完成对数码管的显示控制和驱动，线路非常简单，控制方便。数字信号处理器需要访问存储器等外围芯片，所以需要译码器进行访问控制和地址译码，本测量仪译码电路采用的芯片是74F138。通常TMS320C31的时钟频率为33MHz，指令周期为60ns，因此运行速度很快。外围器件的运行速度必须满足DSP的定时要求。DSP允许35ns的读访问时间，74F138从地址线输入到片选信号输出的延时小于10ns，有余量满足DSP的定时要求。在加速度测量工作台的使用中，通过调节测量台高度，可得到小车的不同运动状态，并且通过具体的高度和小车的质量，可以计算出所受外力，同时结合调节平衡调节脚钉和水平液泡，使加速度测量工作台保持水平，通过弹簧不同的压缩程度，也可使小车在水平运动时具有不同的运动速度。本测量仪通过磁致直线位移传感器的使用和测量，使学生能更好的理解和掌握磁致直线位移传感器的规律和应用特点，同时测量仪结构合理，操作方便，教学效果好，适合于大专院校的电磁学、物理学、力学等课程的教学实验。
权利要求1.一种磁致加速度测量仪，其特征是:由磁致加速度测量仪主机和加速度测量工作台组成，磁致加速度测量仪主机上设置有八位数码显示表(I)、开关(2)、电源输出(3)和信号端口(4)、测量按键(5)和功能按键(6);加速度测量工作台由磁致直线位移传感器(8)、信号和电源线(7)、测量台支架(9)、高度升降架(10)、弹簧(11)、转轴(12)、波导管(13)、测量台距离标尺(14)、测量台(15)、带磁环的小车(16)、升降架角度标尺(17)、高度升降架锁紧螺母(18)、平衡调节脚钉(19)和水平液泡(20)组成；磁致加速度测量仪主机内设置有数字信号处理器及信号和控制处理电路。
2.根据权利要求1所述的磁致加速度测量仪，其特征是:其磁致直线位移传感器(8)采用美国MTS公司RH系列的磁致直线位移传感器。
3.根据权利要求1所述的磁致加速度测量仪，其特征是:其测量仪主机内的数字信号处理器采用H公司的数字信号处理器TMS320C31。
4.根据权利要求1所述的磁致加速度测量仪，其特征是:其测量仪主机上的信号端口(4)采用六芯航空插座。
5.根据权利要求1所述的磁致加速度测量仪，其特征是:其加速度测量工作台上的测量台(15)的侧板 由透明材料制成。
专利摘要本实用新型涉及一种磁致加速度测量仪，由基于数字信号处理器的磁致加速度测量仪主机和加速度测量工作台组成，磁致加速度测量仪主机上设置有八位数码显示表、开关、电源输出、信号端口、测量按键和功能按键，加速度测量工作台由磁致直线位移传感器、波导管、带磁环的小车、弹簧、测量台等组成，磁致加速度测量仪主机内设置有数字信号处理器及信号和控制处理电路。测量仪通过磁致直线位移传感器的使用和测量，使学生能更好的理解和掌握磁致直线位移传感器的应用和加速度的测量，本测量仪结构合理，操作方便，教学效果好，适合于大专院校的电磁学、力学、电子技术等课程的教学实验。
文档编号G01P15/105GK202916298SQ20122069390
公开日2013年5月1日 申请日期2012年12月9日 优先权日2012年12月9日
发明者汪建 申请人:四川农业大学, 汪建
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