[發(fā)明專利]多信號調理電路與復合傳感器及其后續(xù)檢測儀

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 00105992.0
• 申請日: 2000-04-24
• 公開（公告）號: CN1274075A
• 公開（公告）日: 2000-11-22
• 發(fā)明（設計）人: 唐德堯;譚維克;段中海;王巍松;彭湘輝
• 申請（專利權）人: 譚維克;唐德堯
• 主分類號: G01D5/12
• 分類號: G01D5/12;H03K3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明設及一種對多個電信號進行調理的電路，特別適合應用于對復合傳感器的各敏感器件產生的電壓或電流、電荷、電阻等多個信號進行調理，同時還設及相應的后置檢測儀。

現(xiàn)代檢測技術無疑都要對原始電信號進行調理，如非電量電測技術，首先是借助于非電量電測傳感器中的敏感器件敏感非電物理量變化所致的電信號，經過相應電路對傳感器敏感器件輸出的原始電信號作相應調理后輸出到檢測儀的后續(xù)電路，再經有關處理得到所需測量結果。

但現(xiàn)有的非電量電測傳感器，多數(shù)是無內置信號調理器電路的傳感器。由于其信號微弱，信號質量較差，受電纜分布參數(shù)影響而不適于遠距離傳輸，當需要遠距離傳輸時，或在有強工業(yè)干擾的環(huán)境中應用時，更因受外部干擾而導致信號質量嚴重惡化，因此，人們利用現(xiàn)代電子技術，研制了在傳感器內部安裝的、用于對傳感器的原始信號進行調理、放大，再遠距離傳輸?shù)男盘栒{理器，如美國、丹麥等國家制造的輸出電壓信號的壓電加速度傳感器，其內置的兩線制電子放大器即是一種單參數(shù)的、電壓輸出的信號調理器。

上述傳感器內置的信號調理器缺點之一是對供給調理器的電壓量值要求較高，如18V至24V，使多數(shù)微型化儀器設計者感到困難；其缺點之二是調理器電路的輸出阻抗較高，例如最小的約100Ω，其輸出的電壓信號在遠傳時，因為傳輸電纜的分布電容影響而使高頻響應變壞。

為解決遠傳的抗干擾問題，最近出現(xiàn)的用于加速度傳感器的單片集成信號調理器電路，如ADXL05、ADXL105，其內置的調理器電路已將加速度信號整理為直流(DC)電壓輸出；而ADXL202、ADXL210則將振動信號以PWM(固定頻率的脈沖調寬)方式輸出。但這樣的調理是不保真的，丟失了信號大量的波形、頻率等信息，使得后續(xù)的儀器、計算機無法利用此信號作振動分析、故障診斷。

為了解決信號調理器的電壓傳輸方式抗干擾能力差的缺陷和需要較高供電電壓的問題，出現(xiàn)了傳感器內置的電流輸出式調理器，如AD590就是一個用能隙原理敏感溫度，再將溫度信息轉換為電流輸出的、帶有調理器電路的器件；如專利ZL96242733.0所述的“超諧振式聲傳感器”的調理器就是將壓敏器件感受的電荷信號轉換為電流輸出的調理器電路，其優(yōu)點是供電電壓較低、信號不失真、頻率響應好、兩線制傳輸、傳輸距離遠；

但是，隨著能檢測多種物理量的“復合傳感器”的出現(xiàn)，如專利ZL98230758.6所述的“復合傳感器”，則已有的各種傳感器內置調理器電路均不能滿足使用，因為它們只能適應檢測一種物理量的傳感器。特別是這種復合傳感器用于飛機、車輛、艦船中時，已有的信號傳輸電纜多數(shù)是鎧裝的、不具備抗干擾能力的電纜，因此需要有能抗干擾的、允許以兩線制方式應用簡單電纜遠傳的傳感器內置的多信號調理電路來支持這種復合傳感器及其信號遠傳的需要。

本發(fā)明的任務是，設計一種低電壓供電的，可供復合傳感器應用的，能對復合傳感器各敏感器件產生的，有一定頻率、脈寬差別的多個交直流原始信號或滿足上述要求的其它來源的多個電信號轉換為電壓信號、放大、疊加，最終轉換為一復合電流信號的，以兩線制與檢測儀器連接取得供電和輸出的；并且輸出的電流信號包含有各個原始信號的信息內容而不致丟失的，并可經后接的檢測儀器相應電路的處理，能將此復合電流信號還原并分離出表征各原始信息內容的電壓信號的這樣一種多信號調理電路。

本發(fā)明的技術方案是，

本發(fā)明含有電路基板1及設置在基板上的J個(P1、P2、P3……PJ)與布設在基板上的內部電路相應連接的接線端子，其特征是內部電路設有一個作為各原始輸入信號公共端的“虛地”M(虛地M的作用是以便本多信號調理器對后續(xù)檢測儀器僅用兩線制連接而又保證內部電路對各敏感器件、輸出電路的正常協(xié)調工作)；和一個能將相對內部虛地M輸入的，有一定頻率或脈寬差的，多路交直流信號轉換為電壓再進行放大、疊加的多信號疊加器N01及一個能將多信號疊加器N01相對“虛地”M輸出的電壓信號轉換為電流信號的電壓-電流轉換器N02；P1、P2既是該電路的正、負電源輸入端，也是其電流信號的輸出端，P3是公共虛地M連接端；多個電流或電壓、電荷、電阻、霍爾效應諸原始輸入信號S1～SN(N≥2)，通過J個接線端子中的某些個端子相對虛地M接入內部電路與電路實現(xiàn)相應的所需連接；多路信號疊加器N01的公共端G接虛地M，其輸出端OUT和虛地M分別接到電壓-電流轉換器N02的輸入端A、B，N02的正輸出端C接接電源正端子P1，其負輸出端D接電源的負端子P2。(參見附圖1)