受迫振动自动控制系统的设计与原理分析

1 振动测量原理

通过激振使悬臂梁产生受迫振动，其振动信号可通过传感器转换为电信号，经放大器将该弱信号放大至0～5 V，再经A／D转换器，将该模拟信号转换成数字信号，进入单片机进行转换处理，处理的结果送七段数码显示对应频率的加速度值。

振动系统的测量原理如图1所示，由信号发生器向激振器提供周期性电压信号，使激振器产生周期性策动力，对弹性梁激振，这样弹性梁产生受迫振动，由压电式加速度传感器将振动的加速度信号转换为电信号。

2 硬件接口设计

(1)硬件系统框图

硬件系统框图如图2所示。

(2)加速度传感器的选择

根据实验数据的要求，采用GIA型压电式加速度传感器。

测量范围0.1g～25g，频率范围0.5～500 Hz。

(3)放大器电路

放大器电路如图3所示。

其中，C1和R1构成高通滤波器，硝除直流成分及温度漂移产生的影响，A为比例放大器，放大倍数由R2和R3确定，R4和C2为滤去高频杂音之用。

(4)模数转换电路

模数转换电路如图4所示。

选用ADC0809完成此项功能，图中8031的P2.7～P2.5经74LS138进行全译码，由于用Y7参与ADC0809端口地址的确定，所以与8031的读／写信号经或非门进行组合，确定ADC0809的地址为FFFFH。

(5)静态显示接口电路

静态显示接口电路如图5所示。

3 软件部分

根据硬件连线情况，对A／D转换部分采用中断的方法，根据实验测得的结果确立数据表格，对采样数据的处理采用查表的方法，对显示部分的处理采用串行输出静态显示的方案。

主控程序流程如图6所示，查表显示程序框图如图7所示。

4 结语

悬臂梁受迫振动自动控制系统，结构简单，控制方便，提高了实验效率，有效地克服了视觉误差，如能应用于实验教学，对于深入研究振动规律，能起到很好的辅助作用。