希望是有了,可通往希望的路,得用汗水和脑细胞一寸寸铺出来。
自制电感测振探头,说起来简单,做起来全是坑。实验室里那点家伙什儿,对付精密传感实在够呛。
孙梅负责电路,这是最关键的环节。她翻箱倒柜找出些老旧的电子元件——电阻、电容、三极管,还有一小卷细漆包线。没有现成的信号发生器,她就用几个三极管和阻容元件,自己搭了个简易的高频振荡电路,输出稳定性差得让人挠头。
“信号太弱了,信噪比低得可怜,”孙梅盯着示波器上那条被噪声淹没得几乎看不见的微弱波形,眉头紧锁,“必须设计多级放大,还得想办法滤掉干扰。”
放大电路增益高了,自身噪声和漂移又成了新问题。她反复调整元件参数,尝试不同的滤波网络,经常一趴就是大半天。
刘莉负责探头机械结构和线圈绕制。没有专用骨架,她就找来一小段绝缘性能好的尼龙棒,自己上车床小心翼翼地车出个线圈芯。用那卷细漆包线,屏住呼吸,一圈一圈,手动绕制测量线圈。手稍微一抖,线圈就可能不均匀,影响灵敏度。
“绕了多少圈了?”周伟过来问。
“快一千圈了,手都快抽筋了。”刘莉头也不抬,专注地盯着手里的活计,“绕密点,电感量大些,信号能强点。”
绕好的线圈要固定在支架上,对准模拟主轴的位置。没有精密调整机构,刘莉就用最笨的办法——垫薄铜片,靠手感一点点调,用万用表监测着电感量的微小变化,寻找最佳感应距离。
周伟也没闲着。他根据孙梅提供的初步电路参数和刘莉测得的线圈电感值,不断修正他的控制算法模型。“你们这个探头,响应频率上限估计不会太高,我得把算法里的频率适应范围调整一下,别指望它处理太高频的振动了。”
第一次联调,场面堪称惨烈。接通电源,示波器上除了噪声还是噪声,几乎看不到与振动相关的有效信号。稍微有点风吹草动,或者旁边有人走过,示波器上的波形就乱跳。
“电磁干扰太严重了!”孙梅指着一段突然出现的毛刺,“实验室里这么多电机、继电器,全是干扰源!”
“机械安装也不够稳固,有点晃动,baseline 就漂了。”刘莉检查着探头支架。
问题一个接一个。三人围着那套简陋的装置,查电路,紧螺丝,加屏蔽,改接地……失败了就分析原因,调整方案,再试。
不知道经历了多少次失败,熬了多少个夜晚。终于,在一个深夜,当孙梅再次调整完最后一级放大电路的偏置电阻后,示波器屏幕上,那条原本杂乱无章的基线,随着模拟主轴(那个带偏心轮的装置)的转动,清晰地、有规律地起伏起来!
“有了!快看!”孙梅声音带着颤抖。
刘莉和周伟立刻凑过来。虽然信号幅度还不大,波形也有些畸变,夹杂着噪声,但那与转速同步的、清晰的周期性变化,毋庸置疑地证明——他们这个“土法”炮制的电感探头,真的能“感觉”到振动了!
“成功了!我们搞出来了!”周伟激动地一拍大腿。
刘莉长长舒了一口气,看着那跳动的波形,脸上露出了如释重负的笑容,尽管眼睛里布满了血丝。
这个用漆包线、尼龙棒、废旧三极管和无数心血“攒”出来的简陋探头,虽然性能指标远不能与专业传感器相比,但它就像一把粗糙却关键的钥匙,为他们强行撬开了一线通往下一步的缝隙。
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