旋转机械位移的微机监测系统

　　在电子测量领域，传统的单一功能、模拟显示、手动量程切换的系统正在被多功能、数字显示宽量程自动切换的系统所取代，而目前国内用于测量旋转机械的各种位移装置仍多为前一类仪表。这类仪表由于其结构原因，存在测量精度不高，读数误差较大和不能记录测量值，以及无事故追忆功能等缺陷，一旦测量值异常，难以准确分析事故原因。此外现在许多旋转机械的运行都需要使用计算机管理，因而要求所有的测量仪表组成监测网络，对机械运行的各个参数进行测量、记录、分析。而模拟仪表很难与计算机监控系统联网，不　　能满足现代工业的需要。近年来，有过关于采用数字表头或8031单片机的位移监测仪表研制和开发的报道，但只是简单地模仿仪表的功能，而且在实时性、抗干扰性等方面均不够理想，故未能投入实际使用。

　　80年代后期，INTEL公司推出了8098单片机，　统的高度实时性，特别是它内部具有10位A/D转换接口，转换速度可达22娜。它有一个8位PwM输出口，一个串行口，以及6个高速1/0通道，均可按规定时刻独立执行任务。因而使用它组成系统可大幅度提高系统集成度和可靠性，减少外围电路，是机械位移监测系统智能化的理想器件。

　　基于上述原因，我们选用8098单片机研制了一套位移监测系统，并已投入实际使用。实践证明，该系统具有抗干扰能力强、精度高和稳定可靠等优点，是较理想的位移监测换代仪表。

　　硬件总体设计

　　该位移监测系统的硬件结构如图1所示。旋转机械的位移测量是无接触测量，通常使用电涡流传感器。其输出特性有单向正比例电压，单向负比例电压，双向正比例电压，单向正比例电流等几种。在本系统中选用的是单向正比例电压特性的涡流传感器，其信号变化范围为O一IOV。由于8098单片机的VR二毛5.SV，为扩大信号的分辨率，将信号线性表中点设定为零点。这样在信号变化范围内，A/D转换分辨率可达1024xZLevelsBits，信号的分辨率可以提高一倍。涡流传感器的位移信号经采样电路取出，经变换放大后将信号的绝对值送至8098的A/D转换输入口，位移信号的极性由极性判别电路转换成TTIJ电平送至8098的HSI.O口。

　　无接触位移量一般需要根据安装情况，现场标定测点量程。因此设计系统存储区时，选用电可擦除存储器EEPROM2816来存放标度表和事故追记值和预设报替值。这样不仅可以随时根据需要对标度表、报警预设值进行补充修正，而且掉电后数据不会丢失。一旦发生停机，事后亦可方便查阅事故发生前后的测量值。为了提高系统的测量精度和可靠性，硬件中特别设计了零漂自动校正电路，由8098的HSO.。和HSO.1口控制4051，每小时自动切换，依次接通校正信号，对采样前向通道进行一次零漂和放大倍数校正，　并以此校正值对信号采样值进行修正。此外，由于A/D转换器的绝对转换精度依赖于VREF的精度，因此，系统中采用MC14o3作为转换器的基准源，从而基本消除了因温度、湿度等环境变化对基准源的影响而引起的误差。而这一点是模拟仪表做不到的。