由此，只要獲得合理的計(jì)數(shù)時(shí)間△T，就可以得到2個(gè)頻率信號(hào)的計(jì)數(shù)差值，設(shè)計(jì)時(shí)，△T是利用單片機(jī)計(jì)數(shù)光電編碼器的輸出脈沖確定的。由于光電編碼器采樣的時(shí)間間隔約為111μs，一個(gè)采樣周期內(nèi)除了計(jì)數(shù)外，必須留有計(jì)數(shù)值的記錄和運(yùn)算時(shí)間，所以，選取ΔT=100μs111μs，由式(10)可知計(jì)數(shù)器的讀數(shù)差值與頻率的關(guān)系為

差頻計(jì)數(shù)器的啟停信號(hào)是由單片機(jī)控制的。當(dāng)單片機(jī)啟動(dòng)控制信號(hào)GEP為高電平后，差頻計(jì)數(shù)器開(kāi)始等待計(jì)數(shù)。差頻計(jì)數(shù)器的被測(cè)頻率信號(hào)是由2個(gè)與門控制輸入的。在每個(gè)采樣周期到來(lái)時(shí)即單片機(jī)接收光電編碼器脈沖e1為上升沿后，單片機(jī)分別檢測(cè)2個(gè)振蕩器的輸出頻率信號(hào)osc11，osc21，等待osc11，osc21信號(hào)的第一個(gè)上升沿，分別發(fā)出控制信號(hào)f1，f2啟動(dòng)與門，使差頻計(jì)數(shù)器接收對(duì)應(yīng)的頻率信號(hào)并進(jìn)行計(jì)數(shù)，同時(shí)，單片機(jī)對(duì)應(yīng)的內(nèi)部計(jì)數(shù)器開(kāi)始定時(shí)，定時(shí)時(shí)間為△T。定時(shí)時(shí)間到△T后，單片機(jī)關(guān)閉差頻計(jì)數(shù)器的對(duì)應(yīng)輸入信號(hào)的閘門，讀取差頻計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值，并對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行清零處理，當(dāng)2個(gè)計(jì)數(shù)器均完成計(jì)數(shù)后，單片機(jī)開(kāi)始對(duì)D1，D2進(jìn)行數(shù)字處理。差頻計(jì)數(shù)器被測(cè)頻率信號(hào)與定時(shí)控制信號(hào)之間采用了同步鎖定的方法，并分別對(duì)2個(gè)頻率信號(hào)計(jì)數(shù)，這樣就消除±1的計(jì)數(shù)誤差。振蕩器輸出為高頻信號(hào)，因此，一個(gè)采樣周期內(nèi)2個(gè)頻率信號(hào)第一個(gè)上升沿到來(lái)的時(shí)間間隔不會(huì)大，即每個(gè)采樣周期內(nèi)都能完成對(duì)2個(gè)頻率信號(hào)的ΔT間隔計(jì)數(shù)，周而復(fù)始就實(shí)現(xiàn)了整個(gè)差頻計(jì)數(shù)的功能。差頻計(jì)數(shù)器的工作時(shí)序如圖4。圖中，1為單片機(jī)的啟停控制信號(hào)CEP，2為編碼器的輸出信號(hào)e1，3為測(cè)量傳感器的頻率信號(hào)osc11，4為與門1的控制信號(hào)f1，5為被計(jì)數(shù)器1計(jì)數(shù)的頻率信號(hào)osc12，6為溫度補(bǔ)償傳感器的頻率信號(hào)osc21，7為與門2的控制信號(hào)f2，8為被計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)的頻率信號(hào)osc22。

2.2.3數(shù)據(jù)的處理
由于懸浮軸振動(dòng)位移與單片機(jī)輸出計(jì)數(shù)值成單值函數(shù)關(guān)系，最后，利用C8051F020單片機(jī)編寫(xiě)軟件程序把計(jì)數(shù)差值轉(zhuǎn)換成振動(dòng)的位移量實(shí)現(xiàn)振動(dòng)位移的存儲(chǔ)和分析。其中，振動(dòng)位移分別用2個(gè)字節(jié)進(jìn)行存儲(chǔ)，振動(dòng)位移的正負(fù)根據(jù)減法器的進(jìn)位位確定，它存儲(chǔ)在一個(gè)獨(dú)立的單元中，設(shè)定00H表示振動(dòng)為正，01H表示振動(dòng)位移為負(fù)。

綜合式(2)、式(3)、式(6)、式(11)可以推導(dǎo)計(jì)算出振動(dòng)位移與計(jì)數(shù)器的差值之間的關(guān)系如表1。

3結(jié)束語(yǔ)
懸浮軸振動(dòng)測(cè)量傳感器能夠測(cè)量振動(dòng)頻率小于4.5 kHz，振動(dòng)范圍在-25～25 μm內(nèi)的振動(dòng)位移量，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)對(duì)其振動(dòng)位移的測(cè)量，同時(shí)，避免了對(duì)本身運(yùn)動(dòng)規(guī)律的干擾，而且，硬件采用差頻測(cè)量、光電編碼器控制等角度采樣，結(jié)合軟件的數(shù)據(jù)處理，在很大程度上提高了測(cè)量精度，消除了傳感器調(diào)理電路電源波動(dòng)、環(huán)境溫度變化、分布電容的影響，還能屏蔽電磁干擾，保證了測(cè)量結(jié)果的可靠性，可應(yīng)用在特殊的測(cè)控環(huán)境中。