相位檢測在微弱信號測量中的應(yīng)用

Application of Phase Detecting in Weak Signal Measurement

CHEN Youxian

(College of Information Science Technology, Donghua University, Shanghai 200051, China)

　　Key words: feedback signal; RC network; natural frequency

　　在工業(yè)生產(chǎn)過程中，有很多旋轉(zhuǎn)物體，其內(nèi)部的溫度需要進(jìn)行測量和控制。諸如，輕紡工業(yè)中的烘筒，軋鋼機(jī)的軋棍，電機(jī)的轉(zhuǎn)子，以及化纖工業(yè)中的牽伸加熱輥等。由于被測物體是高速旋轉(zhuǎn)的，因此必須采用非接觸式方式進(jìn)行溫度測量。將鉑熱電阻和無源RC網(wǎng)絡(luò)組成一個(gè)可以跟隨被測物一起旋轉(zhuǎn)的傳感器，利用磁耦合將所需要的激勵(lì)信號非接觸地感應(yīng)到該傳感器中，成為無源RC網(wǎng)絡(luò)的輸入信號Vi(參見圖1)。該傳感器具有選頻功能，其輸出信號Vo再通過磁耦合非接觸地感應(yīng)出來成為反饋信號V′o。后繼的顯示控制儀對進(jìn)行分析處理，再轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的溫度，并和給定值進(jìn)行比較，從而控制被測物的表面溫度。

和的關(guān)系
2.1V′i和V′o是信號ωn——自然頻率的載體。
　　采用文氏電橋的RC無源網(wǎng)絡(luò)見圖2。該網(wǎng)絡(luò)具有選頻特性，取R1=R2=RT(鉑熱電阻)，其自然頻率ωn為溫度T℃的函數(shù)，顯然，溫度T和自然頻率ωn呈一一對應(yīng)的關(guān)系。取Fn=ωn/2π，表1描述了溫度T和頻率Fn對應(yīng)的關(guān)系(部分?jǐn)?shù)據(jù))。而T與V′I和V′o的大小無關(guān)。在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的信息傳遞中，ωn是我們需要的信息，而V′i和V′o只是信息的載體。
2.2的定量關(guān)系以及制約
　　是正弦激勵(lì)信號，ω為其角頻率，令=Vimsinωt，則反饋信號。設(shè)被測對象某一時(shí)刻溫度為T，對應(yīng)鉑熱電阻的電阻值為RT，RC網(wǎng)絡(luò)的自然頻率ωn=1RTC。取Vim=8V，當(dāng)激勵(lì)信號角頻率ω＜ωn或ω＞ωn時(shí)，測得反饋信號Vom為600mV左右；當(dāng)激勵(lì)信號角頻率時(shí)，Vom理論值為0，實(shí)際值為30mV左右。參見圖3。

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