多功能动平衡仪

　　一、前言

　　XJDP一1型动平衡仪以MCS51系列单片机为主机，采用N一分窄带跟踪滤波和软件滤波技术、程控技术、自动选择频段、自动调节增益。仪器还采用软件补偿技术，获得“标准转子”和进行幅频特性及相频特性的修正，并用软件实现平面分离处理，使仪器具有较高的精度、可靠性和智能化程度。该动平衡仪既可做现场动平衡仪，又可做软支承动平衡机、硬支承动平衡机的电测箱，是一种全新的动平衡检测设备。

　　二、总体结构

　　XJDP一1型动平衡仪总体结构如图1所示。振动传感器输出的振动信号，经振动信号处理单元进行信号变换、滤波及调节后送人AZD转换单元进行模/数变换。变换结果送给8031主控单元处理，获得不平衡量的大小和相位。光电传感器输出的信号，经光电信号处理单元进行整形、放大及倍频后，分别送给振动信号处理单元和A妇变换单元及8031主控单元，用于控制跟踪滤波、Ap转换和转速测量。键盘、显示单元一方面用于操纵平衡仪的运行，一方面显示仪器运行的结果。各单元之间的信息传递靠系统总线来实现。

　　三、硬件原理

　　1.振动信号处理单元

　　该单元由信号变换、可调增益前置放大器，截止频率可调的四阶低通滤波器，可调增益放大器，可调增益衰减器及窄带跟踪滤波器组成。可调部分均由程序自动控制。窄带跟踪滤波器原理如图2所示。

　　N一分路滤波器中每个分路都由一个低通滤波器组成。最简单的结构如RC积分电路。每一路RC的传递函数HO田)为:

　　则N一分路等效为:

　　可得带宽为:

　　取R=500K，C=11之F，N=16

　　则△f=0.125(Hz)可见，N一分路滤波器的带宽可以做得很窄，并且与中心频率无关。窄带滤波是有源网络的新发展。它与模拟滤波器相比，有稳定性高、传递函数可变的优点。

　　2.光电信号处理单元

　　光电传感器输出的微弱信号，经电压比较器整形放大，由反相器进一步整形，获得一与输人信号同频的方波。然后，由锁相环和计数器构成的倍频电路处理，产生32倍频，16倍频和1倍频三种频率的信号，分别用于控制窄带跟踪滤波、A旧转换、转速测量。见图3.

　　3.8031主控单元

　　XJDP一1动平衡仪采用MCS51系列的8031芯片作为处理器，扩展了16KEPROM固化程序，ZKEEPROM固化参数表，ZKRAM存储Ap转换结果和缓冲临时数据。8031芯片除控制A/D转换，计算不平衡结果，测量转速外，还接受来自键盘的信息，并将有关结果送显示器。如图4所示。