[实用新型]磁致加速度测量仪

说明书

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0.02%~0.05%),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场，沿着波导丝传播的脉冲遇到磁环的轴向磁场时形成螺旋型磁场，导致波导丝产生扭曲形变，从而激发扭转弹性波，弹性波以恒定的超声波速向波导管两端传播，超声波被回波接收装置接收转化为电脉冲。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2.5μm，速度分辨率0.1mm/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。

附图说明