積分電路設(shè)計(jì)積分電路是信號(hào)調(diào)理器實(shí)現(xiàn)加速度信號(hào)轉(zhuǎn)換為速度和位移的變換電路。積分電路設(shè)計(jì)積分電路是信號(hào)調(diào)理器實(shí)現(xiàn)加速度信號(hào)轉(zhuǎn)換為速度和位1一、基本概念最簡(jiǎn)單的振動(dòng)是簡(jiǎn)諧振動(dòng)特點(diǎn)：(1)參量是時(shí)間的諧和函數(shù)；(2)在時(shí)域?yàn)橐徽也ǎ?3)在頻域?yàn)橐恢本€譜(信號(hào)的傅立葉變換)。tx(t)00X(ω)ωω0一、基本概念最簡(jiǎn)單的振動(dòng)是簡(jiǎn)諧振動(dòng)tx(t)00X(ω)ωω2簡(jiǎn)諧振動(dòng)的時(shí)域參數(shù)振動(dòng)時(shí)域參數(shù)間的幅度關(guān)系：微積分關(guān)系簡(jiǎn)諧振動(dòng)的時(shí)域參數(shù)振動(dòng)時(shí)域參數(shù)間的幅度關(guān)系：微積分關(guān)系3振動(dòng)時(shí)域參數(shù)的相位關(guān)系

振動(dòng)時(shí)域參數(shù)間的幅度關(guān)系： 相位a、v、x依次超前π/2。

x、v、a三者的相位關(guān)系ωvxa振動(dòng)時(shí)域參數(shù)的相位關(guān)系

振動(dòng)時(shí)域參數(shù)間的幅度關(guān)系：x、v、a4二、傳感器的動(dòng)態(tài)特性傳感器的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)比較多，反映能測(cè)量參數(shù)的頻率線性范圍。 (1)頻率線性范圍： 頻率響應(yīng)曲線，頻率對(duì)靈敏度的影響； (2)幅度線性范圍： 頻率對(duì)測(cè)量幅度的影響(諾莫圖)； (3)相位線性范圍：頻率對(duì)相位的影響。二、傳感器的動(dòng)態(tài)特性傳感器的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)比較多，反映能測(cè)量參5頻率對(duì)幅度的影響-諾莫圖加速度位移交越頻率頻率對(duì)幅度的影響-諾莫圖加位移交越頻率6振動(dòng)測(cè)量參數(shù)的選取從反映頻率與位稱(chēng)、速度和加速度關(guān)系的諾莫圖可知： (1)低頻時(shí)，測(cè)量位移可提高測(cè)量精度； (2)中頻時(shí)，測(cè)量速度可提高測(cè)量精度； (3)高頻時(shí)，測(cè)量加速度可提高測(cè)量精度。對(duì)位移和加速度測(cè)量都能達(dá)到最大值的頻率點(diǎn)稱(chēng)為交越頻率。振動(dòng)測(cè)量參數(shù)的選取從反映頻率與位稱(chēng)、速度和加速度關(guān)系的諾莫圖7一個(gè)傳感器只能測(cè)量一種參數(shù)在實(shí)際應(yīng)用中，一個(gè)傳感器只能測(cè)量一種參數(shù)；在某些情況下，振動(dòng)的某個(gè)參數(shù)可能不容易測(cè)量，或無(wú)法測(cè)量；在振動(dòng)信號(hào)分析處理時(shí)，常需要研究振動(dòng)的三種參數(shù)；需要利用三個(gè)參數(shù)間的微積分關(guān)系，通過(guò)微積分網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)三個(gè)參數(shù)的轉(zhuǎn)換，以滿足分析需要。一個(gè)傳感器只能測(cè)量一種參數(shù)在實(shí)際應(yīng)用中，一個(gè)傳感器只能測(cè)量一8加速度、速度和位移的轉(zhuǎn)換加速度傳感器只能測(cè)量振動(dòng)加速度；速度和位移通過(guò)積分電路實(shí)現(xiàn)： (1)通過(guò)一次積分電路輸出位移； (2)通過(guò)二次積分電路輸出速度。如果是測(cè)量振動(dòng)位移，則速度和加速度分別通過(guò)一次和二次微分電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。如如果是測(cè)量振動(dòng)速度，則一次微分為加速度，一次積分為位移。加速度、速度和位移的轉(zhuǎn)換加速度傳感器只能測(cè)量振動(dòng)加速度；9橫向振動(dòng)加速度積分得速度橫向振動(dòng)加速度積分得速度10二次積分得位移二次積分得位移11三、RC微分電路輸出電壓與輸入電壓的微分成比例，要求：RC<<T

RC電路有多種用途，視RC值和信號(hào)特性而定：三、RC微分電路輸出電壓與輸入電壓的微分成比例，要求：RC<12RC微分電路的頻率特性RC微分電路的頻率特性13四、RC積分電路四、RC積分電路14RC積分電路的頻率特性RC積分電路的頻率特性15積分電路的對(duì)數(shù)曲線積分電路的對(duì)數(shù)曲線16典型的積分曲線速度積分曲線1速度積分曲線2典型的積分曲線速度積分曲線1速度積分曲線217積分器的階躍、方波響應(yīng)積分器的階躍、方波響應(yīng)18積分器的正弦波響應(yīng)當(dāng)積分器的輸為正弦波時(shí)， 輸出為余弦波，相差為90度，幅度增大ω倍。aV=ωa相位差為90度積分器的正弦波響應(yīng)當(dāng)積分器的輸為正弦波時(shí)，aV=ωa相位差為19微積分電路的實(shí)現(xiàn)兩種微積分電路： (1)無(wú)源RC微積電路 無(wú)源RC微積分電路衰減大，頻率范圍較窄，積分誤差大。 一般采用運(yùn)算放大器先將信號(hào)放大，再通過(guò)無(wú)源微積分電路； (2)有源微積分電路 電路衰減小，頻率范圍較寬，積分誤差小。微積分電路的實(shí)現(xiàn)兩種微積分電路：20五、基本反相積分電路五、基本反相積分電路21差動(dòng)輸入反相積分電路差動(dòng)輸入反相積分電路22有源積分電路特點(diǎn)特點(diǎn)：頻率范圍寬，誤差小電容上的初始電壓有源積分電路特點(diǎn)特點(diǎn)：頻率范圍寬，誤差小電容上的初始電壓23有源反相積分電路設(shè)計(jì)為限制電路的低頻增益，減少失調(diào)電壓的影響，一般在反饋電容上并一個(gè)電阻。輸入信號(hào)頻率大于f0時(shí)為積分器。有源反相積分電路設(shè)計(jì)為限制電路的低頻增益，減少失調(diào)電壓的影響24傳感器的工作頻率范圍應(yīng)變式傳感器頻率工作范圍低端0.01Hz傳感器的工作頻率范圍應(yīng)變式傳感器頻率工作范圍低端0.01Hz25積分器低端截止頻率的確定由于傳感器輸出的最低信號(hào)頻率為0.01Hz，給積分器設(shè)計(jì)帶來(lái)了困難；列車(chē)車(chē)體的最低振動(dòng)頻率一般不低于0.5Hz，考慮到這一情況，可將積分器的低端頻率取為0.1Hz。積分器低端截止頻率的確定由于傳感器輸出的最低信號(hào)頻率為0.026設(shè)計(jì)要求 積分器低端截止頻率0.01Hz，衰減為-3dB； 高端頻率為學(xué)號(hào)最末三位數(shù)，衰減取-25dB；學(xué)號(hào)最末三位數(shù)設(shè)計(jì)要求 積分器低端截止頻率0.01Hz，衰減為-3dB；27積分網(wǎng)絡(luò)數(shù)目確定一般要設(shè)計(jì)多條積分曲線；第二條積分曲線的截止頻率應(yīng)該為第一條積分曲線衰減-25dB處的頻率，即第二條積分曲線在此處衰減-3dB；第三條曲線參照上述處理。積分網(wǎng)絡(luò)數(shù)目確定一般要設(shè)計(jì)多條積分曲線；28積分電路仿真實(shí)例積分電路仿真實(shí)例29積分電路截止點(diǎn)的仿真結(jié)果加速度速度相位相差π/2積分電路截止點(diǎn)的仿真結(jié)果加速度速度相位相差π/230六、二次積分電路設(shè)計(jì)六、二次積分電路設(shè)計(jì)31二次有