[發(fā)明專利]一種用于ICP加速度傳感器的信號(hào)調(diào)理裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310102975.0
• 申請(qǐng)日: 2013-03-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103197100A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 世家偉;高聯(lián)歡;董家磊;杜亞;付英;侯豐;李長(zhǎng)平;柴衛(wèi)國(guó);劉平元
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 云南馳宏鋅鍺股份有限公司
• 主分類號(hào): G01P15/09
• 分類號(hào): G01P15/09
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張大威

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及ICP加速度傳感器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于ICP加速度傳感器的信號(hào)調(diào)理裝置。

背景技術(shù)

ICP加速度傳感器是內(nèi)裝微型IC集成電路放大器的壓電加速度傳感器，它將傳統(tǒng)的壓電加速度傳感器與電荷放大器集于一體，能直接和記錄、顯示和采集設(shè)備連接，簡(jiǎn)化了測(cè)試系統(tǒng)，提高了測(cè)試精度和可靠性。ICP加速度傳感器由于具有體積小、低頻特性好、安裝方便、性價(jià)比高等特點(diǎn)，被廣泛用于航天、航空、車船、機(jī)械、橋梁、石油、化工等測(cè)量領(lǐng)域。

信號(hào)調(diào)理器的作用是為傳感器提供激勵(lì)源及對(duì)傳感器信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，ICP加速度傳感器由于自身的特點(diǎn)，其信號(hào)調(diào)理器與其它傳感器信號(hào)調(diào)理器要求和功能不一致，ICP加速度傳感器信號(hào)調(diào)理器的模塊及其功能如下：

傳感器驅(qū)動(dòng)：ICP加速度傳感器需要外界提供18-28V電壓2-20mA恒流電源激勵(lì)其自身電路。

隔離：ICP傳感器輸出信號(hào)中含有8-12V直流偏置電壓，而實(shí)際測(cè)試中需要的是交流信號(hào)，因此需要通過(guò)交流耦合電路消除直流偏置電壓。

濾波：根據(jù)奈奎斯特采樣定理，采樣頻率需大于信號(hào)中最高頻率的2倍，采樣后的數(shù)字信號(hào)才能完整保留原信號(hào)的信息。因此，工程中一般采用低通濾波器來(lái)避免模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)時(shí)發(fā)生混疊。

放大：對(duì)于較弱的有用電壓信號(hào)可以通過(guò)放大以提高數(shù)據(jù)采集的精度。

ICP加速度傳感器、信號(hào)調(diào)理器、數(shù)據(jù)采集儀、電腦及采集分析軟件組合后在工業(yè)中被廣泛用于產(chǎn)品質(zhì)量測(cè)試、設(shè)備故障診斷、轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡等。

目前，現(xiàn)有的ICP加速度傳感器信號(hào)調(diào)理器供電基本上都是由220V電壓通過(guò)降壓整流為24V直流，不便于便攜式故障診斷儀配套使用。在轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡中，不平衡點(diǎn)相位測(cè)量的準(zhǔn)確與否關(guān)系到動(dòng)平衡的成敗與平衡精度。信號(hào)調(diào)理器中的濾波電路會(huì)使不同頻率信號(hào)產(chǎn)生相移，從而影響相位測(cè)量的準(zhǔn)確性，現(xiàn)有的ICP加速度傳感器信號(hào)調(diào)理器對(duì)信號(hào)相位影響較大，相位測(cè)量誤差較大，動(dòng)平衡精度較低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的旨在至少解決上述的技術(shù)問(wèn)題。

為此，本發(fā)明的目的在于提出一種用于ICP加速度傳感器的信號(hào)調(diào)理裝置，可保證一定范圍內(nèi)信號(hào)通過(guò)該信號(hào)調(diào)理裝置后相位變化絕對(duì)值小于0.2度，從而在轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡中降低由于相移引起的平衡誤差，提高動(dòng)平衡精度。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提出的用于ICP加速度傳感器的信號(hào)調(diào)理裝置，包括：轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)；分別為所述信號(hào)調(diào)理裝置供電的第一電源模塊和第二電源模塊，所述第一電源模塊和所述第二電源模塊分別與轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)相連；用于輸出恒定電流的恒流源模塊，所述恒流源模塊與所述轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)相連，在所述轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的控制下與所述第一電源模塊或所述第二電源模塊接通；將所述ICP加速度傳感器接入所述信號(hào)調(diào)理裝置的傳感器接口模塊，所述傳感器接口模塊與所述ICP加速度傳感器相連，所述ICP加速度傳感器在工作時(shí)根據(jù)所述恒定電流輸出檢測(cè)信號(hào)；將所述ICP加速度傳感器輸出的所述檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行隔離過(guò)濾以生成交流電壓信號(hào)的交流耦合模塊，所述交流耦合模塊與所述傳感器接口模塊相連；將所述交流電壓信號(hào)進(jìn)行低通濾波和放大處理的濾波及放大模塊，所述濾波及放大模塊與所述交流耦合模塊相連；用于將低通濾波和放大處理過(guò)的交流電壓信號(hào)進(jìn)行輸出的信號(hào)輸出模塊，所述信號(hào)輸出模塊與所述濾波及放大模塊相連；以及為所述濾波及放大模塊供電的集成運(yùn)放供電模塊，所述集成運(yùn)放供電模塊與所述濾波及放大模塊相連。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提出的用于ICP加速度傳感器的信號(hào)調(diào)理裝置，可以根據(jù)需要設(shè)定濾波及放大模塊的幅頻相頻參數(shù)，保證一定頻率范圍內(nèi)的信號(hào)通過(guò)該信號(hào)調(diào)理裝置濾波后相位變化絕對(duì)值小于0.2度，從而在轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡中降低由于相移引起的平衡誤差，提高了動(dòng)平衡精度。

其中，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述第一電源模塊通過(guò)電池進(jìn)行供電，所述第二電源模塊通過(guò)交流市電進(jìn)行供電。因此，本發(fā)明可以根據(jù)實(shí)際需要選擇由電池供電或220V電源供電，滿足用戶不同用途需求。

具體地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述傳感器接口模塊包括BNC連接器，所述BNC連接器與所述ICP加速度傳感器相連。

優(yōu)選地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述交流耦合模塊為一階無(wú)源高通濾波電路，所述一階無(wú)源高通濾波電路的截止頻率的配置范圍為0.6-1.2Hz。

優(yōu)選地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述濾波及放大模塊為四階Butterworth?Sallen-Key有源低通濾波放大電路，根據(jù)需要設(shè)定所述濾波及放大模塊的放大倍數(shù)、截止頻率和幅頻相頻參數(shù)。