一種新型的沖擊加速度測量系統(tǒng)設計

系統(tǒng)工作原理如圖2所示。測量系統(tǒng)工作時，壓電式傳感器安裝在待測物體上，傳感器外接信號變換器。當待測物體受到?jīng)_擊產(chǎn)生加速度時，傳感器產(chǎn)生壓電效應，將加速度轉(zhuǎn)換為電荷量，通過高精度電荷放大器將電荷量變換為電壓量，再經(jīng)信號調(diào)理電路處理后得到與被測加速度成比例的電壓輸出

2 變換器調(diào)理電路設計
調(diào)理電路器件主要有高精度運算放大器TL062ID、低通濾波器MAX7410和電源模塊KDY－24D1212。
2．1 放大電路設計
高精度運算放大器TL062ID在調(diào)理電路中起信號轉(zhuǎn)換放大、控制低頻和電壓偏置作用，如圖3所示。

在電路中，Vi為傳感器信號輸入，運算放大器U1A部分將傳感器輸入的電荷信號轉(zhuǎn)換為電壓信號；反饋電容C2依據(jù)計算公式Q＝CU可以改變，用于信號放大和調(diào)節(jié)電壓大小；電容C3起“隔直通交”作用，隔斷運算放大器U1A部分自身產(chǎn)生的直流信號，導通傳感器并轉(zhuǎn)換后的交流信號，同時控制輸出信號的下限頻率。
該電路的電壓輸出范圍設計為0～5 V，運算放大器U1B部分用于電壓偏置，并設零位基準電壓為2．5 V，可以將傳感器測得的正負加速度方向的電壓輸出保持在0～5 V內(nèi)；穩(wěn)壓管D1限高電壓為5．6 V，對低通濾波器MAX7410起到保護作用。
2．2 濾波電路設計
由于帶寬范圍的要求，需要對信號進行濾波處理，濾除頻響范圍之外的信號和噪聲，設計中采用低通濾波器MAX7410，該濾波器帶外衰減快，保證所需帶內(nèi)信號的輸出，如圖4所示。

在電路中，信號從Vo輸入，經(jīng)過濾波處理，從Vo’輸出；電阻R5電容分壓限流，保護濾波器MAX7410；C4用于控制帶內(nèi)高頻上限并濾除高頻帶外信號。
2．3 電源電路設計
測試系統(tǒng)由外部電源提供+28 V工作電壓，內(nèi)部采用電源模塊KDY-24D1212將+28V電壓轉(zhuǎn)換成士12 V電壓兩路輸出，一路為運算放大器提供工作電壓，一路輸出到其它電源芯片上。