[發明專利]低頻或超低頻振動測量套件

有效

• 申請號: 201010292669.4
• 申請日: 2010-09-26
• 公開（公告）號: CN101984330A
• 公開（公告）日: 2011-03-09
• 發明（設計）人: 劉愛東;于梅;楊麗峰;左愛斌;馬明德;胡紅波;張蘭
• 申請（專利權）人: 中國計量科學研究院;航天科工慣性技術有限公司
• 主分類號: G01H11/06
• 分類號: G01H11/06
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 謝建云;劉鵬

發明領域

本發明涉及低頻和超低頻振動領域，尤其涉及用于對低頻或者超低頻振動進行測量的傳感器及包括該傳感器的測量套件。

背景技術

低頻和超低頻振動屬于自然界中存在面較廣的物理現象，如橋梁、大壩、高樓、大型水輪機組等大型結構的環境振動以及地震中的一些振動等都屬于低頻或超低頻振動。這些大型結構一旦發生危險，將會造成不可估量的損失，因此開展低頻和超低頻振動的研究意義重大。

目前，用于低頻或超低頻振動測量的加速度傳感器比較較少，而且目前使用的低頻加速度傳感器的振動頻率幾乎都是在0.5Hz以上。此外，常用于地震測量的地震計也用于低頻或超低頻振動測量，但是地震計體積較大，除了特殊場合，不太適合實驗室的研究，且多為速度型傳感器。

因此，需要一種體積較小的、能夠對低頻或超低頻振動進行精確測量的低頻或超低頻振動套件。

此套件主要針對于振動計量部門的標準考核和振動量值的傳遞工作，此套件的出現為振動計量標準提供了一種溯源途徑，填補低頻或超低頻振動計量無合適傳遞標準的空白。

發明內容

為此，本發明提出了一種可以解決上述問題的低頻或超低頻振動測量套件。

本發明的發明人發現，目前在航天系統中使用的、應用于飛行器姿態控制的石英撓性伺服加速度計具有體積小、重量輕、高分辨率和穩定性好等特點，且具有直流響應的特性。如果將該類傳感器應用于低頻或超低頻振動測量，并針對該類傳感器設計特定的電源和適調放大器，則可以對低頻或超低頻振動進行精確的測量。本發明基于上述發現而做出。

根據本發明的一個方面，提供了一種低頻或超低頻振動測量套件，包括：石英撓性加速度計，測量低頻或超低頻振動并輸出以電壓或者電流方式表示的低頻或超低頻振動信號；適調放大器，接收所述石英撓性加速度計輸出的低頻或超低頻振動信號，對所述低頻或超低頻振動信號進行可選的放大處理并輸出經處理的低頻或超低頻振動信號；以及穩壓電源部件，用于為所述適調放大器提供穩壓電源，其中所述穩壓電源部件包括：電源輸入端，以提供輸入電源；耦接到所述電源輸入端的一級穩壓部件以及耦接到所述一級穩壓部件的二級穩壓部件，所述一級和二級穩壓部件構成反饋式跟蹤穩壓電路，以降低所述輸入電源電壓的波動；耦接到所述二級穩壓部件的LC濾波電路，以進一步過濾所述電源電壓中的高頻分量；以及電源輸出端，輸出經穩壓的電源給所述適調放大器。

可選地，穩壓電源部件的電源輸出端還輸出經穩壓的電源到撓性加速度計。

可選地，穩壓電源部件還包括耦接在所述LC濾波電路和所述電源輸出端之間的三級穩壓部件，用于進一步降低所述電源電壓的波動。

可選地，適調放大器還包括：調零電路，接收來自所述穩壓電源部件的經穩壓的電源，并提供與所述低頻或超低頻振動信號中的靜態分量相對應的調零信號；減法器，接收所述低頻或超低頻振動信號和所述調零信號，并輸出從所述低頻或超低頻振動信號中減去所述調零信號之后的經調零信號；多級直流放大器，接收所述經調零信號并進行多級直流放大，以提供多個放大后的低頻或超低頻振動信號；以及多個有源濾波器，接收來自所述穩壓電源部件的經穩壓的電源，用于對所述放大后的低頻或超低頻振動信號進行濾波。

根據發明人的實驗結果表明，根據本發明的適調放大器在0.01Hz～100Hz的低頻或超低頻振動范圍內取得了較好的測量效果。

附圖說明

通過閱讀下文優選實施方式的詳細描述，各種其他的優點和益處對于本領域普通技術人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優選實施方式的目的，而并不認為是對本發明的限制。而且在整個附圖中，用相同的參考符號表示相同的部件。其中在附圖中，參考數字之后的字母標記指示多個相同的部件，當泛指這些部件時，將省略其最后的字母標記。在附圖中：

圖1示意性地示出了根據本發明實施例的低頻或超低頻振動測量套件的示意圖；

圖2示意性地示出了適于在根據本發明的低頻或超低頻振動測量套件中使用的撓性加速度計的示意圖；

圖3示意性地示出了適于在根據本發明的低頻或超低頻振動測量套件中使用的適調放大器的示意圖；

圖4示意性地示出了根據本發明一個實施例的適調放大器的電路圖；

圖5示意性地示出了適于在根據本發明的低頻或超低頻振動測量套件中使用的穩壓電源部件的示意圖；以及

圖6示意性地示出了根據本發明一個實施例的穩壓電源部件的電路圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體的實施方式對本發明作進一步的描述。