積分電路設(shè)計積分電路是信號調(diào)理器實現(xiàn)加速度信號轉(zhuǎn)換為速度和位移變換電路。1/34一、基本概念最簡單振動是簡諧振動特點：(1)參量是時間諧和函數(shù)；(2)在時域為一正弦波；(3)在頻域為始終線譜(信號傅立葉變換)。tx(t)00X(ω)ωω02/34簡諧振動時域參數(shù)振動時域參數(shù)間幅度關(guān)系：微積分關(guān)系3/34振動時域參數(shù)相位關(guān)系

振動時域參數(shù)間幅度關(guān)系： 相位a、v、x依次超前π/2。

x、v、a三者相位關(guān)系ωvxa4/34二、傳感器動態(tài)特性傳感器動態(tài)特性參數(shù)比較多，反應能測量參數(shù)頻率線性范圍。 (1)頻率線性范圍： 頻率響應曲線，頻率對敏捷度影響； (2)幅度線性范圍： 頻率對測量幅度影響(諾莫圖)； (3)相位線性范圍：頻率對相位影響。5/34頻率對幅度影響-諾莫圖加速度位移交越頻率6/34振動測量參數(shù)選用從反應頻率與位稱、速度和加速度關(guān)系諾莫圖可知： (1)低頻時，測量位移可提升測量精度； (2)中頻時，測量速度可提升測量精度； (3)高頻時，測量加速度可提升測量精度。對位移和加速度測量都能達成最大值頻率點稱為交越頻率。7/34一種傳感器只能測量一種參數(shù)在實際應用中，一種傳感器只能測量一種參數(shù)；在某些情況下，振動某個參數(shù)也許不容易測量，或無法測量；在振動信號分析處理時，常需要研究振動三種參數(shù)；需要利用三個參數(shù)間微積分關(guān)系，通過微積分網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)三個參數(shù)轉(zhuǎn)換，以滿足分析需要。8/34加速度、速度和位移轉(zhuǎn)換加速度傳感器只能測量振動加速度；速度和位移通過積分電路實現(xiàn)： (1)通過一次積分電路輸出位移； (2)通過二次積分電路輸出速度。假如是測量振動位移，則速度和加速度分別通過一次和二次微分電路來實現(xiàn)。如假如是測量振動速度，則一次微分為加速度，一次積分為位移。9/34橫向振動加速度積分得速度10/34二次積分得位移11/34三、RC微分電路輸出電壓與輸入電壓微提成百分比，要求：RC<<T

RC電路有多種用途，視RC值和信號特性而定：12/34RC微分電路頻率特性13/34四、RC積分電路14/34RC積分電路頻率特性15/34積分電路對數(shù)曲線16/34典型積分曲線速度積分曲線1速度積分曲線217/34積分器階躍、方波響應18/34積分器正弦波響應當積分器輸為正弦波時， 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19/34微積分電路實現(xiàn)兩種微積分電路： (1)無源RC微積電路 無源RC微積分電路衰減大，頻率范圍較窄，積分誤差大。 一般采取運算放大器先將信號放大，再通過無源微積分電路； (2)有源微積分電路 電路衰減小，頻率范圍較寬，積分誤差小。20/34五、基本反相積分電路21/34差動輸入反相積分電路22/34有源積分電路特點特點：頻率范圍寬，誤差小電容上初始電壓23/34有源反相積分電路設(shè)計為限制電路低頻增益，減少失調(diào)電壓影響，一般在反饋電容上并一種電阻。輸入信號頻率大于f0時為積分器。24/34傳感器工作頻率范圍應變式傳感器頻率工作范圍低端0.01Hz25/34積分器低端截止頻率確定由于傳感器輸出最低信號頻率為0.01Hz，給積分器設(shè)計帶來了困難；列車車體最低振動頻率一般不低于0.5Hz，考慮到這一情況，可將積分器低端頻率取為0.1Hz。26/34設(shè)計要求 積分器低端截止頻率0.01Hz，衰減為-3dB； 高端頻率為學號最末三位數(shù)，衰減取-25dB；學號最末三位數(shù)27/34積分網(wǎng)絡(luò)數(shù)目確定一般要設(shè)計多條積分曲線；第二條積分曲線截止頻率應當為第一條積分曲線衰減-25dB處頻率，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。28/34積分電路仿真實例29/34積分電路截止點仿真成果加速度速度相位相差π/230/34六、二次積分