阅读说明：本技术 用于磁弹性传感器的励磁信号发生器 (Excitation signal generator for magnetoelastic sensor ) 是由 刘晓蒙 张怀锁 卞爱民 于 2020-05-07 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于磁弹性传感器的励磁信号发生器,包括带DAC模块的单片机、低通滤波器和高通滤波器,单片机的DAC模块产生近似正弦波形的阶梯波,阶梯波通过低通滤波器滤除高次谐波,产生幅值为正的正弦波,再通过高通滤波器滤除直流分量,输出标准正弦波,作为磁弹性传感器的励磁信号。由于单片机的晶振和参考电压稳定性、精度非常高,因而能确保输出的正弦波频率和幅值稳定,确保磁弹性传感器励磁电流信号的稳定性和精确度,也就是说能够提高传感器的测量精度和稳定性,从而保证被测力值的准确性。此类测力传感器广泛应用于冶金、造纸等行业,是板材轧制力、带料张力测量控制系统中的关键部件。(The invention relates to an excitation signal generator for a magnetoelastic sensor, which comprises a singlechip with a DAC module, a low-pass filter and a high-pass filter, wherein the DAC module of the singlechip generates step waves similar to sine waves, the step waves filter higher harmonics through the low-pass filter to generate sine waves with positive amplitudes, and then the high-pass filter filters direct-current components to output standard sine waves as excitation signals of the magnetoelastic sensor. Because the stability and the precision of the crystal oscillator and the reference voltage of the singlechip are very high, the stability of the frequency and the amplitude of the output sine wave can be ensured, the stability and the precision of the excitation current signal of the magnetoelastic sensor can be ensured, namely, the measurement precision and the stability of the sensor can be improved, and the accuracy of the measured force value can be ensured. The force sensor is widely applied to industries such as metallurgy, papermaking and the like, and is a key component in a plate rolling force and strip tension measurement control system.)

用于磁弹性传感器的励磁信号发生器

技术领域

本发明涉及一种信号发生器，特别涉及一种用于磁弹性传感器的励磁信号发生器。

背景技术

磁弹性传感器是一种用于测量力的传感器，其基本原理建立在压磁效应的基础之上,当这种传感器受到机械力F产生弹性应力σ或残余应力作用时，机械力的变化转换成传感器导磁体的导磁率μ变化，也就是引起磁路磁阻R_m的变化，经测量电路处理后输出电压V信号，其一系列变换可以表示成F→σ→μ→R_m→V。磁弹性传感器把力这样的非电量变换成电量，所以也叫做磁弹性变换器。磁弹性传感器具有构造简单、机构牢靠、输出信号大、过载能力强等优点，广泛应用于冶金、造纸等行业，是板材轧制力、带料张力测量控制系统中的关键部件。

磁弹性传感器有励磁线圈和测量线圈，励磁线圈产生磁通，测量线圈输出信号。在传感器不受力时，两组线圈之间没有磁耦合，即无信号输出；当传感器受力时，传感器的磁导率发生变化，使测量线圈感应电磁场并输出信号。传感器的励磁电流选用频率为330Hz的标准正弦波，为确保磁弹性传感器测量输出信号的精确度和稳定性，首先要求励磁信号的频率和幅值稳定，即需要专用的励磁信号发生器。

发明内容

本发明是针对磁弹性传感器的励磁信号稳定性的问题，提出了一种用于磁弹性传感器的励磁信号发生器，不仅可以用于磁弹性传感器，也可以用于其它需要标准正弦波信号的装置。

本发明的技术方案为：一种用于磁弹性传感器的励磁信号发生器，包括带DAC模块的单片机、低通滤波器和高通滤波器，单片机的DAC模块产生设定频率的阶梯波，阶梯波的波形近似正弦波，通过低通滤波器滤除高次谐波，产生幅值为正的正弦波，再通过高通滤波器滤除直流分量，输出标准正弦波，作为磁弹性传感器的励磁信号，阶梯波的频率为标准正弦波频率的64倍。

本发明的有益效果在于：本发明用于磁弹性传感器的励磁信号发生器，输出标准正弦波的频率和幅值非常稳定，确保磁弹性传感器励磁电流信号的稳定性和精确度，也就是说能够提高传感器的测量精度和稳定性，从而保证被测力值的准确性。此类测力传感器广泛应用于冶金、造纸等行业，是板材轧制力、带料张力测量控制系统中的关键部件。

附图说明

图1为本发明用于磁弹性传感器的励磁信号发生器结构示意图；

图2为本发明用于磁弹性传感器的励磁信号发生器电路图。

具体实施方式

如图1所示用于磁弹性传感器的励磁信号发生器结构示意图，包括带DAC模块的单片机、低通滤波器和高通滤波器。单片机通过内部定时器中断，驱动DAC模块产生定时器中断时钟对应频率的阶梯波，阶梯波的波形近似正弦波，然后由低通滤波器滤除高次谐波，产生幅值为正的正弦波，最后，通过高通滤波器滤除直流分量，输出标准正弦波，阶梯波频率为标准正弦波频率的64倍。由于单片机的晶振和参考电压稳定性、精度非常高，因而能确保输出的正弦波频率和幅值稳定，作为磁弹性传感器的励磁信号。

如图2所示电路图，作为实施电路图，电阻R1、电阻R5、电容C2、电容C3和运算放大器U1构成低通滤波器，电阻R2、电阻R3、电容C1、电容C4和运算放大器U2组成高通滤波器；单片机的DAC模块输出近似正弦波形的阶梯波依次通过串联的电阻R1和电阻R5接运算放大器U1的同相输入端，电阻R1和电阻R5串联连接点与运算放大器U1的反相输入端之间接电容C2，运算放大器U1的反相输入端与运算放大器U1的输出端直接连接，电容C3接运算放大器U1的同相输入端与信号地之间；运算放大器U1的输出依次通过串联的电容C1和电容C4接运算放大器U2的同相输入端，电容C1和电容C4串联连接点与运算放大器U2的反相输入端之间接电阻R3，运算放大器U2的反相输入端与运算放大器U2的输出端直接连接，电阻R2接运算放大器U2的同相输入端与信号地之间；运算放大器U2的输出为标准正弦波信号。