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STM32与激光干涉微振动位移测量系统

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楼主: 東南博士
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東南博士|  楼主 | 2019-10-15 16:21 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览
    为使PCB电路板尽量小型化,降低系统成本,提高系统工作效率。本系统的
信号采集模块采用ARM处理器的STM32作为微控制器,设计STM32的最小系统
进行数据的采集传输、程序的下载、串口的调试等功能。考虑到需系统采样的两
路干涉信号数据庞大,上下位机相互协作的指令繁多,但又要求数据处理速度快。
所以微控制器进行AD采样传输和转换的SRAM至少要有32K,内部FLASH容量
要足够大,从而可满足程序存储和相关数据的调用。且同时采样两路干涉数据,至
少有两个模拟数字转换器进行通步采样。为随时采样两路干涉信号,系统必须可
由外部定时器触发同步采样。为达到数据传输的实时性,最小系统的ADC数据传
输必须带有DMA传输功能,可实现直接存储器访问,使数据传输时不占用微控制
器的时间。为实现上下位机的数据传输准确性,微控制器必须进行相关的CRC校
验。从以上这些因素出发,本系统选用的微控制器为ST公司的STM32F 103RCT6
型号。该型号控制器是一种32位嵌入式一微控制器拥有72MHz处理速度、256k的
FLASH容量、48k的RAM容量、3个12位ADC, 2个DAC转换器、其各项性能
符合系统需求,微控制器原理图如图3.8所示:

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東南博士|  楼主 | 2019-10-15 16:23 | 只看该作者

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東南博士|  楼主 | 2019-10-15 16:23 | 只看该作者

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東南博士|  楼主 | 2019-10-15 16:24 | 只看该作者

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東南博士|  楼主 | 2019-10-15 16:25 | 只看该作者

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東南博士|  楼主 | 2019-10-15 16:25 | 只看该作者

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東南博士|  楼主 | 2019-10-15 16:26 | 只看该作者

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東南博士|  楼主 | 2019-10-15 16:27 | 只看该作者

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東南博士|  楼主 | 2019-10-15 16:27 | 只看该作者

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東南博士|  楼主 | 2019-10-15 16:28 | 只看该作者

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東南博士|  楼主 | 2019-10-15 16:28 | 只看该作者

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東南博士|  楼主 | 2019-10-15 16:28 | 只看该作者

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東南博士|  楼主 | 2019-10-15 16:29 | 只看该作者

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東南博士|  楼主 | 2019-10-15 16:29 | 只看该作者

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東南博士|  楼主 | 2019-10-15 16:30 | 只看该作者
    通过对位移检测系统在不同振动位移、不同振动频率的振动信号下进行长时
间、多次数的测量实验结果分析,发现位移测量结果总存在0.2}m左右的不稳定性
波动。实验发现引起这些波动的原因是多方面的,包括了压电控制系统的输出、
硬件电路的噪声等。

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東南博士|  楼主 | 2019-10-15 16:30 | 只看该作者
    (1>压电偏摆镜输出引起的不稳定性
    由于位移检测系统所测量的振动是通过压电控制器对压电偏摆镜输出一额定
频率的电压信号、频率信号来实现的。而压电偏摆镜将输入的电压信号转化为振
动信号的过程中不可避免的会出现响应不过来的现象[yob,导致了输出振动信号的
部分丢失,从而给位移检测系统带来了一定的不稳定状况。为解决这一问题,可
以通过选择稳定性、精确性更好的振动设备为位移检测系统提供振动信号。

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東南博士|  楼主 | 2019-10-15 16:30 | 只看该作者
    (2)电路噪声引起的不稳定性
    本系统所设计的电路模块包括去偏置电路、程控放大电路、迟滞比较电路,
电路中所用运放、三极管、电源芯片等元器件较多,在信号传输过程中各元器件
间自身也存在噪声输出【44]。为使系统小型化,PCB电路板设计的面积较小,板间
的布线密集,导致了各信号线之间易产生电磁干扰,也会给信号带来噪声。这些
都对位移测量带来不稳定性,影响测量结果。为提升系统稳定性,降低电路噪声
带来的干扰,我们可以根据各电路模块所处理信号特点,多选择高性能、低噪声
的元器件进行实验比较,进行择优选型。在PCB电路板设计方面,通过更合理的
元器件布局和信号线布线来降低噪声。

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八层楼| | 2019-11-13 14:32 | 只看该作者
非常感谢楼主分享

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观海| | 2019-11-13 14:33 | 只看该作者
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guanjiaer| | 2019-11-13 14:41 | 只看该作者
非常不错的资料

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