眾所周知，電磁場是力場中最常見的一種。將基于電磁場的傳感器與用于信號分析處理的模擬/數(shù)字電路以及計(jì)算機(jī)有機(jī)的組合起來，這便是基于電磁場的無損檢測系統(tǒng)。雖然人們在電磁場的無損檢測方面已取得了許多進(jìn)展，但基于電磁場的無損檢測效果仍有許多不盡人意之處，其中一個重要的影響因素便是檢測系統(tǒng)的信號經(jīng)不起環(huán)境因素的干擾，從而對系統(tǒng)的工作產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。信號發(fā)生電路正是基于這樣的背景下研制的。 [b]1　電磁場無損檢測對信號的基本要求 [/b]　　在基于電磁場的無損檢測系統(tǒng)中，信號頻率對檢測效果的影響很大。因?yàn)樾盘栴l率不穩(wěn)定將給后繼電路對信號的處理帶來極大的困難，甚至使電磁場檢測難以進(jìn)行。所以，在設(shè)計(jì)電路時(shí)必須采取一系列有效的措施來消除環(huán)境因素如溫度等的影響，從而保證信號頻率在檢測過程中恒定不變。顯然，在信號分析處理的電路設(shè)計(jì)中，信號發(fā)生電路部分的設(shè)計(jì)是最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一。因?yàn)樾盘柊l(fā)生電路是整個檢測系統(tǒng)的信號源，它的信號頻率是否穩(wěn)定將對整個檢測系統(tǒng)的工作起著十分關(guān)鍵的作用。 [b]2　一種新的信號發(fā)生電路設(shè)計(jì) [/b]　　為了達(dá)到電磁場無損檢測系統(tǒng)對信號的基本要求，下面提出一種新型的信號發(fā)生電路，其工作原理，如圖1所示。 [align=left]　 圖1　信號發(fā)生電路 　　 在圖1所示的電路原理圖中，首先由晶振產(chǎn)生8.192MHz的信號，該信號經(jīng)分頻器分頻后（14分頻）變?yōu)?00Hz （即8.192×106/214），這一信號頻率將作為標(biāo)準(zhǔn)頻率。信號發(fā)生器XR2206將產(chǎn)生兩個頻率完全相同的信號，一個為正弦波，一個為方波。其中方波信號被送至分頻電路分頻。為了得到階躍性變化的頻率，分頻電路的分頻系數(shù)Kf有兩個值，即2和16。當(dāng)來自鎖存器的信號FRQA7為低電平時(shí)，分頻系數(shù)Kf=2；而當(dāng)FRQA7為高電平時(shí)，分頻系數(shù)Kf=16。設(shè)信號發(fā)生器產(chǎn)生的信號頻率為f，該信號經(jīng)分頻電路分頻后將變?yōu)閒/Kf。然后這一信號被送至同步減法器，與來自鎖存器的低7位FRQA0～6（設(shè)該數(shù)據(jù)為Ka）進(jìn)行運(yùn)算后，得到的信號頻率將為f/KfKa。這一輸出信號連同由晶振產(chǎn)生并經(jīng)分頻后得到的頻率為500Hz的標(biāo)準(zhǔn)信號一起送入鎖相環(huán)進(jìn)行比較。如果二者相等（即f/KfKa=500），則由信號發(fā)生器XR2206產(chǎn)生的信號頻率f不再變化，這時(shí)頻率f可由下式計(jì)算：f=500KfKa。如果由同步減法器送出的信號頻率大于500Hz（即f/KfKa>500），則由鎖相環(huán)輸出的電壓Vc將下降，從而促使波形發(fā)生器XR2206產(chǎn)生的信號頻率f減小。這個過程一直進(jìn)行到由同步減法器輸出的信號頻率f/KfKa等于500Hz為止，從而保證f≡500KfKa；如果由同步減法器送出的信號頻率小于500Hz（即f/KfKa<500），則由鎖相環(huán)輸出的電壓Vc將上升，從而促使波形發(fā)生器XR2206產(chǎn)生的信號頻率f增大。這個過程也將一直進(jìn)行到由同步減法器輸出的信號頻率f/KfKa等于500Hz為止，從而始終保證f≡500KfKa。 　　由此可見，上述電路形成了一個閉環(huán)控制。無論環(huán)境因素（如溫度等）如何變化，都不會影響信號發(fā)生器XR2206產(chǎn)生的信號頻率f，這樣信號發(fā)生器XR2206產(chǎn)生的信號頻率f將始終恒定（即f≡500KfKa，而Ka是一由計(jì)算機(jī)發(fā)送到鎖存器并由鎖存器鎖存的數(shù)據(jù)），這正是該信號發(fā)生電路設(shè)計(jì)的精髓所在。由于信號發(fā)生器XR2206所產(chǎn)生的正弦波的頻率同方波的頻率是完全相同的，這樣正弦波的頻率也將始終恒定于f，這正是測試系統(tǒng)所需要的。 　[b]　圖1中將有3路頻率均為f的輸出信號： [/b]　　（1）正弦信號Asin2πft，該信號將加在電感傳感器上，從而使電感傳感器產(chǎn)生感應(yīng)磁場； 　　（2） 超前上述正弦信號90°的方波信號A90； 　　（3） 與上述正弦信號同步的方波信號A0。 　　當(dāng)電感傳感器用于檢測時(shí)，正弦信號產(chǎn)生的感應(yīng)磁場將發(fā)生變化，電感傳感器的阻抗也將發(fā)生變化，從而使電感傳感器輸出信號的幅度和相位發(fā)生改變。為了計(jì)算這時(shí)電感傳感器輸出信號的幅度尤其是相位，需由后面兩路方波信號來對傳感器的輸出信號進(jìn)行解調(diào)，即將輸出正弦信號分為實(shí)部和虛部兩項(xiàng)。后面具體的處理電路和分析計(jì)算，這里不在贅述。 　　波形發(fā)生器XR2206是一種較新的信號發(fā)生器，其管腳的連接如圖2所示，其中[/align][align=center]　圖2　波形發(fā)生器 [/align][align=center]　表1　電阻參數(shù)值，kΩ 　　[/align][align=center] 　　表2　電容參數(shù)值，μF 　　[/align][b]3　工程應(yīng)用 [/b]　　該信號發(fā)生電路可應(yīng)用于各種基于電磁場的無損檢測系統(tǒng)中。圖3所示的渦流式傳感器檢測，便是最常用的利用感應(yīng)磁場的檢測系統(tǒng)。這類檢測系統(tǒng)常用來檢測導(dǎo)體零件，顯然信號頻率的穩(wěn)定與否對其檢測效果影響很大。 [align=left] 圖3　電渦流式傳感器檢測 　　此外，各種電子儀器儀表，對信號頻率的穩(wěn)定性都有較高的要求。尤其是各種工業(yè)控制和測試中的電子儀器儀表，由于工作環(huán)境惡劣，更要求信號頻率具有很強(qiáng)的抗干擾能力?？梢?，信號發(fā)生電路的研制為改善這類儀器儀表的性能提供了一個重要途徑。 [b]4　結(jié)論 [/b]　　在許多工程應(yīng)用中，都有保證信號頻率穩(wěn)定不變的要求，本文提出的信號發(fā)生電路正是為適應(yīng)這一要求而設(shè)計(jì)的。該電路采用了新型的信號發(fā)生器XR2206，并采用了閉合控制，消除了溫度漂移，保證了信號頻率的穩(wěn)定不變，從而滿足了電磁場無損檢測對信號頻率的要求。毫無疑問，該信號發(fā)生電路也完全適合其他要求頻率穩(wěn)定的工程應(yīng)用中。 [/align]