來源：《電子技術(shù)應(yīng)用》

摘要：介紹了一種紅外遙測系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以對高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的供電電壓和噪聲值進(jìn)行精確測量和記錄。它為高速旋轉(zhuǎn)機(jī)上激活的熱電池、化學(xué)電池的測試提供了一種抗干擾能力強(qiáng)、測量精度高的技術(shù)手段。 關(guān)鍵詞：紅外遙測 電池 高速旋轉(zhuǎn)機(jī) 抗干擾 高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下工作的電池（如化學(xué)電池、熱電池及固體電池等）的供電特性的精確測量是一項(xiàng)非常重要但又困難的事件。目前，根據(jù)信號傳輸形式的不同，檢測方法有電刷接觸有線測量、水銀集流環(huán)有線測量和無線電遙測等。但這些方法適用的測試范圍有限，對于速度很具有強(qiáng)電磁干擾的新型高速旋轉(zhuǎn)機(jī)的情況不能適用。為了滿足新型高速旋轉(zhuǎn)機(jī)上的電池高精度測試的要求，我們開發(fā)了電池供電特性紅外遙測系統(tǒng)，取得了很好的效果。 1 遙測系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 由于高速旋轉(zhuǎn)機(jī)在工作時(shí)產(chǎn)生極其強(qiáng)大的電磁干擾，抗干擾設(shè)計(jì)成為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在。試驗(yàn)表明，電磁感應(yīng)耦合方式和無線電傳輸方式都受到嚴(yán)重干擾而不能正常應(yīng)用。我們最終選擇紅外遙測的方法，成功解決了強(qiáng)電磁場干擾的問題。 遙測系統(tǒng)由測量與調(diào)制發(fā)射電路、前置接收放大電路、解調(diào)電路三部分組成，如圖1所示。測量與發(fā)射電路和被測電池一起裝在高速旋轉(zhuǎn)機(jī)上隨機(jī)高速運(yùn)動，發(fā)射管處于旋轉(zhuǎn)軸線上，可連續(xù)發(fā)射輸出信號。接收電路固定在旋轉(zhuǎn)機(jī)外適宜接收信號的位置。

2 遙測系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 2.1 電池信號測量轉(zhuǎn)換電路 此電路安裝在旋轉(zhuǎn)機(jī)上和被測電池一起旋轉(zhuǎn)，電路由被測電池供電；電路板用發(fā)泡材料密封。電路原理如圖2所示。 由于直流電壓最高可達(dá)32v，而交流噪聲信號的電壓值vpp僅為25mv，幅值相差很懸殊，不宜在一種范圍里進(jìn)行轉(zhuǎn)換。因此，分別采用交、直流測量電路，這樣可以按轉(zhuǎn)換關(guān)系對直流電壓進(jìn)行衰減，對交流信號適當(dāng)放大。 電路中ic1采用精密穩(wěn)壓芯片ad586為后級電路供電，使電池電壓的波動不會影響電路的正常工作，確保了發(fā)射電路的穩(wěn)定性；v-f變換芯片ic2采用高精度的集成電路cd4046。 2.2 接收與解調(diào)濾波電路 將光信號接收、轉(zhuǎn)換、前置放大電路與解調(diào)電路分開是提高系統(tǒng)抗干擾能力的一項(xiàng)重要措施；將光電轉(zhuǎn)換后的電信號放大再進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，可以使解調(diào)電路遠(yuǎn)離高速旋轉(zhuǎn)機(jī)。前置放大電路由光信號接收與轉(zhuǎn)換、電信號放大整形、電信號輸出三部分組成，如圖3所示。這部分電路密封在金屬殼內(nèi)，可有效防止外界電磁場的干擾。輸出的方波信號經(jīng)屏蔽線傳輸?shù)浇庹{(diào)電路。解調(diào)電路可分為接收整形電路、鎖相環(huán)解調(diào)電路、濾波輸出電路三部分，如圖4所示。

經(jīng)導(dǎo)線傳輸來的方波信號已經(jīng)變形，整形電路需將變形的方波信號重新轉(zhuǎn)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)的方波，以滿足鎖相環(huán)電路的要求。鎖相環(huán)電路由cd4046構(gòu)成，其本身即是一個(gè)振蕩電路。當(dāng)沒有信號輸入時(shí)，其輸出為0；有信號輸入時(shí)，其內(nèi)部的比較器對自身的振蕩頻率和輸入信號的頻率進(jìn)行比較，輸出比較誤差電壓。誤差電壓又經(jīng)相位比較去控制自身的振蕩頻率，使之與輸入信號嚴(yán)格同步，輸出的相位比較電壓即是原被調(diào)制信號。 為了滿足測試系統(tǒng)高精度的要求，對解調(diào)出的信號進(jìn)行高頻濾波是非常重要的。因此，濾波電路采用了巴特沃夫三階低通濾波器，由lm358構(gòu)成。 2.3 抗干擾設(shè)計(jì) 測試系統(tǒng)的抗干擾措施主要有屏蔽和接地的方法，包括在電路板上增加濾波電容、設(shè)計(jì)屏蔽層等。各部分電路板要用金屬盒完全密封，