电子测量中的应用ADXL50设计的加速度--频率测量仪器

应用ADXL50设计的加速度--频率测量仪器 上海交通大学材料科学与工程学院（200030） 柳 佳 朱政强 陈立功 振动焊接即在焊接的过程中施加振动，以保证在焊缝方向上能够稳幅和稳频振动。一般的振动焊接仪器上都自带有加速度测量仪，但是传统的振动焊接的加速度测量仪器只能固定在一点上进行测量，很难保证稳幅和稳频的效果。振动幅度和振动频率是表征振动过程的两个主要参数。工程应用中，一般用振动加速度来代替振动幅 本文主要探讨了应用ADXL50加速度传感器设计的振动焊接加速度-频率测量仪器，该仪器主要用于确保焊接过程中的稳幅和稳频效果。振动焊接是一种在焊接过程中加入振动的技术，以提升焊接质量，而加速度和频率是衡量振动过程的关键参数。通常，振动加速度代表了振动过程的能量。 设计的测量仪器包括三个主要部分：传感器及其外围电路、信号调理电路和加速度-频率显示。传感器部分选择了美国ADI公司的ADXL50加速度计，它是一个单片集成的差动电容传感器，通过闭环反馈力平衡技术工作，输出电压与感受到的加速度成正比。外围电路则包括放大器和滤波器，以适应不同频率的需求。通过调整电路中的电阻和电容，可以设置合适的放大倍数和截止频率，以适应振动焊接的频率范围（通常不超过200Hz）。 信号调理电路由放大电路、滤波电路和绝对值检波电路组成。放大电路使用运算放大器提供负反馈，可调整增益以适应不同的加速度测量范围，并通过减去静态电平来得到实际的加速度值。滤波电路采用了巴特沃斯四阶开关电容滤波器，确保信号的稳定性并设定合适的截止频率。绝对值检波电路则将交流信号转换为绝对值信号，便于后续的数字显示。 数据显示部分包括加速度值和频率值的显示。加速度值通过直流数字电压表读取，经过适当的放大和小数点设置，可以直接显示加速度数值。频率值则通过将滤波电路的输出转换为方波信号，再由四位数显自动频率表读出。 电源部分使用4节1.5V充电干电池，通过TPS7350和TPS6735稳压电源提供±5V的工作电压，确保整个系统的稳定运行。 该加速度-频率测量仪器设计简洁、成本低、功耗低，且便于携带和使用，能实时准确地测量振动焊接过程中的加速度和频率，从而优化焊接工艺，提高焊接质量。在上海交通大学材料科学与工程学院的研究团队中，该仪器已被成功应用于振动时效和振动焊接的实践操作中。