振动传感器信号放大电路设计
摘要：在电动机故障测试中，为了使控制芯片对电机运行状况有效测试，利用振动传感器作为检测前端，将电机振动情况转换成电信号，中心控制芯片对信号进行处理分析，设计出相应的信号放大滤波电路。设计采用高精度低噪音运算放大芯片OP2177作为信号放大电路的核心，通过模拟电路仿真和实验调试，完成信号处理。
关键词：振动传感器；放大滤波；OP2177；信号处理
中图分类号：TH1333；TH825文献标识码：A
doi：10.14031/j.cnki.njwx.2017.10.011
0引言
测量电机运行状态，采用振动传感器进行测量，采集的振动数据通过中心控制芯片处理，得出判断电机是否正常运转。在实验的过程中，由于振动传感器信号输出参数为6 V基准信号加上振动信号，测试电机所产生的振动信号幅度约为100 mV且主频在100 Hz，超出控制芯片模数转换的量程，需要对振动信号电压进行转换，符合控制芯片STM32F103ZET6的AD输入要求。另外，振动信号很容易受到噪音的影响，需要进行滤波减低高频噪音的影响，放大的过程同时也放大了电压的噪音，放大比例是和反馈电阻有关，电阻也会受到温度影响，采用阻容结合抑制温漂。本文主要采用电压跟随器和电压同向比例放大器，达到滤波和放大作用，符合控制芯片信号接入要求。
1电机振动信号特点及系统设计框架
1.1电机振动特点
测试电机采用风扇电机，属于单相异步电机，接入220 V市电。电机在运作中会形成振动噪音，而振动噪音的形成和电机结构有关，电机主要由定子、转子、机座和轴承等组成，振动的产生也是由上述部分在运作的过程中形成振动。
定子振动主要是由电磁力产生，在电机运行过程中，定子绕组经常受到以下几种力的影响，引起绕组的系统频率或者倍频率振动绕组中的电流与漏磁通的作用力、转子磁拉力、绕组热胀冷缩力[1]。转子的振动和机座的振动则由于质量不均匀等，轴承中的钢珠不能达到每个都完全一致，在旋转过程中因为尺寸不统一形成摩擦振动。
1.2电机频谱分析
电机在正常工作中振动是保持一定规律，通过对振动信号的傅里叶变化，就不难看出，频谱分布呈现主频和次波峰。故障的发生将破坏这种振动平衡，出现其他频率的次波峰。
经过实验测试，测试采用的电机正常工作频率在100 Hz，故障频率分布在1 kHz以内，而且电机0为直流电压信号，设计滤波频率为大于1 kHz和小于05 Hz。
2放大电路的设计
放大电路设计主要包含电压跟随...
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