高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下電池性能的紅外遙測系統(tǒng)

作者：時間：2006-05-07 來源：網(wǎng)絡(luò)

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摘要：介紹了一種紅外遙測系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以對高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的供電電壓和噪聲值進(jìn)行精確測量和記錄。它為高速旋轉(zhuǎn)機(jī)上激活的熱電池、化學(xué)電池的測試提供了一種抗干擾能力強、測量精度高的技術(shù)手段。

本文引用地址：http://2s4d.com/article/255603.htm

關(guān)鍵詞：紅外遙測電池高速旋轉(zhuǎn)機(jī) 抗干擾

高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下工作的電池（如化學(xué)電池、熱電池及固體電池等）的供電特性的精確測量是一項非常重要但又困難的事件。目前，根據(jù)信號傳輸形式的不同，檢測方法有電刷接觸有線測量、水銀集流環(huán)有線測量和無線電遙測等。但這些方法適用的測試范圍有限，對于速度很具有強電磁干擾的新型高速旋轉(zhuǎn)機(jī)的情況不能適用。為了滿足新型高速旋轉(zhuǎn)機(jī)上的電池高精度測試的要求，我們開發(fā)了電池供電特性紅外遙測系統(tǒng)，取得了很好的效果。

1 遙測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

由于高速旋轉(zhuǎn)機(jī)在工作時產(chǎn)生極其強大的電磁干擾，抗干擾設(shè)計成為系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵所在。試驗表明，電磁感應(yīng)耦合方式和無線電傳輸方式都受到嚴(yán)重干擾而不能正常應(yīng)用。我們最終選擇紅外遙測的方法，成功解決了強電磁場干擾的問題。

遙測系統(tǒng)由測量與調(diào)制發(fā)射電路、前置接收放大電路、解調(diào)電路三部分組成，如圖1所示。測量與發(fā)射電路和被測電池一起裝在高速旋轉(zhuǎn)機(jī)上隨機(jī)高速運動，發(fā)射管處于旋轉(zhuǎn)軸線上，可連續(xù)發(fā)射輸出信號。接收電路固定在旋轉(zhuǎn)機(jī)外適宜接收信號的位置。

2 遙測系統(tǒng)的硬件設(shè)計

2.1 電池信號測量轉(zhuǎn)換電路

此電路安裝在旋轉(zhuǎn)機(jī)上和被測電池一起旋轉(zhuǎn)，電路由被測電池供電；電路板用發(fā)泡材料密封。電路原理如圖2所示。

由于直流電壓最高可達(dá)32V，而交流噪聲信號的電壓值Vpp僅為25mV，幅值相差很懸殊，不宜在一種范圍里進(jìn)行轉(zhuǎn)換。因此，分別采用交、直流測量電路，這樣可以按轉(zhuǎn)換關(guān)系對直流電壓進(jìn)行衰減，對交流信號適當(dāng)放大。

電路中IC1采用精密穩(wěn)壓芯片AD586為后級電路供電，使電池電壓的波動不會影響電路的正常工作，確保了發(fā)射電路的穩(wěn)定性；V-F變換芯片IC2采用高精度的集成電路CD4046。

2.2 接收與解調(diào)濾波電路

將光信號接收、轉(zhuǎn)換、前置放大電路與解調(diào)電路分開是提高系統(tǒng)抗干擾能力的一項重要措施；將光電轉(zhuǎn)換后的電信號放大再進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，可以使解調(diào)電路遠(yuǎn)離高速旋轉(zhuǎn)機(jī)。前置放大電路由光信號接收與轉(zhuǎn)換、電信號放大整形、電信號輸出三部分組成，如圖3所示。這部分電路密封在金屬殼內(nèi)，可有效防止外界電磁場的干擾。輸出的方波信號經(jīng)屏蔽線傳輸?shù)浇庹{(diào)電路。解調(diào)電路可分為接收整形電路、鎖相環(huán)解調(diào)電路、濾波輸出電路三部分，如圖4所示。

經(jīng)導(dǎo)線傳輸來的方波信號已經(jīng)變形，整形電路需將變形的方波信號重新轉(zhuǎn)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)的方波，以滿足鎖相環(huán)電路的要求。鎖相環(huán)電路由CD4046構(gòu)成，其本身即是一個振蕩電路。當(dāng)沒有信號輸入時，其輸出為0；有信號輸入時，其內(nèi)部的比較器對自身的振蕩頻率和輸入信號的頻率進(jìn)行比較，輸出比較誤差電壓。誤差電壓又經(jīng)相位比較去控制自身的振蕩頻率，使之與輸入信號嚴(yán)格同步，輸出的相位比較電壓即是原被調(diào)制信號。