[發明專利]一種壓電聲波陣列化傳感器信號測試系統

無效

• 申請號: 201310468960.6
• 申請日: 2013-10-10
• 公開（公告）號: CN103499364A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發明（設計）人: 姚佳;周連群;吳一輝;黎海文
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州生物醫學工程技術研究所
• 主分類號: G01D18/00
• 分類號: G01D18/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 曹毅

技術領域

本發明涉及電子學測試領域和信號處理技術，具體涉及的是一種壓電聲波陣列化傳感器信號測試系統。?

背景技術

????壓電聲波傳感器利用壓電材料的壓電效應及聲波信號在傳感器中的傳遞特性實現對物理量的測量。傳感器在不同環境下的頻率特性具有顯著差異，實現很高的檢測靈敏度。使用壓電聲波傳感器進行檢測的原理及過程如下：?

利用掃頻方法確定傳感器的特征頻率?，在處幅頻特性曲線有最大值，相頻特性曲線顯示的相位值為。

以為中心選取合適帶寬（一般選取為），保證帶內相頻特性曲線具有單調特性。?

在外界環境影響下，相頻特性曲線發生偏移，相位值為的頻率點從偏移至，表征了傳感器變化量。?

目前使用壓電聲波傳感器的測試系統應用在包括生物醫學、化學工業、環境檢測、軍事、反恐等多個領域，其具有的高分辨率、高靈敏度、高穩定性等優勢已被廣泛認識，具有良好的應用前景。?

????目前基于壓電聲波傳感器尤其是陣列化傳感器的應用尚不成熟。一方面，大量壓電聲波傳感器的應用還處在實驗室階段，使用的大型測試設備便攜性不足難以滿足現場測試需求；另一方面，投入應用的壓電聲波傳感測試系統有著測試通量低、速度慢的缺陷，單臺設備一次只能實現單個檢測，不能滿足壓電聲波陣列化傳感器的測試需求。因此，需要一種小型化、具備大通量測試和快速測試能力的壓電聲波陣列化傳感器信號測試系統。?

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的以上問題，提供一種壓電聲波陣列化傳感器信號測試系統，能適應多通道、列陣化傳感器的需求快速完成傳感器信號測試。?

為實現上述技術目的，達到上述技術效果，本發明通過以下技術方案實現：?

?一種壓電聲波陣列化傳感器信號測試系統，包括主控芯片FPGA，所述主控芯片FPGA控制基準信號源產生高精度正弦信號進入多路選通動作器和參比傳感器，所述多路選通動作器通過壓電聲波陣列化傳感器連接多路選通同步器，所述參比傳感器和所述多路選通同步器將信號傳輸至信號解調單元，所述信號解調單元將兩個信號比較后傳輸至高速A/D單元，所述高速A/D單元將數字信號傳輸至所述主控芯片FPGA，所述多路選通同步器連接多路選通控制器，所述多路選通控制器連接所述多路選通動作器和主控芯片FPGA。?

進一步的，主控芯片FPGA通過連續改變基準信號源的激勵頻率，記錄壓電聲波陣列化傳感器的頻率特性變化。?

進一步的，使用參比傳感器減弱了溫度對測試結果的影響。?

本發明的有益效果是:?

本發明能滿足多通道、陣列化環境下的壓電聲波傳感器信號測試要求，本發明的儀器幾何尺寸能方便地控制在內，設備重量低于900，因此具備良好的便攜特性。

附圖說明

圖1是壓電聲波陣列化傳感器信號測試原理圖；?

圖2是壓電聲波陣列化傳感器信號測試系統的框架原理圖；

????圖3是壓電聲波陣列化傳感器信號測試系統中高精度激勵信號合成原理圖；

圖4是壓電聲波陣列化傳感器信號測試系統詳細結構圖。

圖中標號說明：1、主控芯片FPGA，2、基準信號源，3、多路選通控制器，4、壓電聲波陣列化傳感器，5、信號解調單元，6、高速A/D單元，7、多路選通動作器，8、多路選通同步器，9、DDS模塊，10、信號整形模塊，11、基準信號，12、阻抗匹配單元，13、功率采樣模塊，14、功率控制器，15、信號發生單元，18、參比傳感器。?

具體實施方式

下面將參考附圖并結合實施例，來詳細說明本發明。?

參照圖2所示，一種壓電聲波陣列化傳感器信號測試系統，包括主控芯片FPGA1，所述主控芯片FPGA1控制基準信號源2產生高精度正弦信號進入多路選通動作器7和參比傳感器18，所述多路選通動作器7通過壓電聲波陣列化傳感器4連接多路選通同步器8，所述參比傳感器18和所述多路選通同步器8將信號傳輸至信號解調單元5，所述信號解調單元5將兩個信號比較后傳輸至高速A/D單元6，所述高速A/D單元6將數字信號傳輸至所述主控芯片FPGA1，所述多路選通同步器8連接多路選通控制器3，所述多路選通控制器3連接所述多路選通動作器7和主控芯片FPGA1。?

本實施例的工作原理如下：?

在測試前壓電聲波傳感器特性頻率如圖1實線所示，特征頻率為，對應的相位為?，進行測試時傳感器的幅頻特性、相頻特性都發生了改變（虛線），對應的頻率偏移至，則為所需的測試數據。