[發(fā)明專利]基于單芯片解決方案的磁致伸縮位移傳感器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310659528.5
• 申請(qǐng)日: 2013-12-09
• 公開（公告）號(hào): CN103697802A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 譚志平;紀(jì)樂春;付軍斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海天沐傳感器有限公司
• 主分類號(hào): G01B7/02
• 分類號(hào): G01B7/02
• 代理公司: 上海精晟知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31253
• 代理人: 左祝安

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及傳感器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于單芯片解決方案的磁致伸縮位移傳感器。

背景技術(shù)

基于磁致伸縮原理而設(shè)計(jì)新型位移傳感器具有精度高、有效傳遞距離遠(yuǎn)、非接觸式、可靠性高且適應(yīng)于惡劣環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛地應(yīng)用到各種領(lǐng)域。目前通過由微控制器、信號(hào)激勵(lì)單元、時(shí)間檢測單元等單元構(gòu)成的磁致伸縮位移傳感器，實(shí)現(xiàn)了位移量檢測目的，但是以上單元組成的位移傳感器，采用電路單元較多，造成電路設(shè)計(jì)復(fù)雜，存在電磁干擾多，容易引起噪聲等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供基于單芯片解決方案的磁致伸縮位移傳感器，本發(fā)明提供的技術(shù)方案簡化了電路硬件，避免了過多硬件電路所造成的電子干擾，可實(shí)現(xiàn)位移量的高精度測量。本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下所述。

一種基于單芯片解決方案的磁致伸縮位移傳感器，包括微控制單元、激勵(lì)電路、波導(dǎo)絲、感應(yīng)線圈、信號(hào)處理電路和轉(zhuǎn)換電路，所述的微控制單元實(shí)現(xiàn)激勵(lì)信號(hào)的輸出，并傳送給激勵(lì)電路；所述的微控制單元實(shí)現(xiàn)脈沖信號(hào)的捕獲，可分別接收激勵(lì)電路輸出的啟動(dòng)計(jì)時(shí)信號(hào)和信號(hào)處理電路輸出的停止計(jì)時(shí)信號(hào)，并計(jì)算出以上兩個(gè)信號(hào)的時(shí)間差；所述的激勵(lì)電路為功率放大電路，輸出周期窄脈沖信號(hào)，并傳遞給波導(dǎo)絲兩端，并向所述的微控制單元發(fā)送啟動(dòng)計(jì)時(shí)信號(hào)；所述的波導(dǎo)絲用于在受到激勵(lì)脈沖信號(hào)時(shí)產(chǎn)生磁致伸縮效應(yīng)，產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)波；所述的感應(yīng)線圈用于感應(yīng)扭轉(zhuǎn)波，產(chǎn)生回波信號(hào)；所述的信號(hào)處理電路用于回波信號(hào)的放大、濾波與整形，并把停止計(jì)時(shí)信號(hào)發(fā)送給所述的微控制單元；所述的轉(zhuǎn)換電路用于把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬量信號(hào)。

其中，所述的微控制單元內(nèi)設(shè)通訊模塊，該通訊模塊與標(biāo)定系統(tǒng)相連接，實(shí)現(xiàn)位移傳感器的智能標(biāo)定。

其中，所述的微控制單元內(nèi)設(shè)外設(shè)接口，該外設(shè)接口輸出數(shù)字信號(hào)到轉(zhuǎn)換電路；

其中，所述的信號(hào)處理電路由信號(hào)放大、濾波電路及整形電路組成，所述整形電路內(nèi)還設(shè)有比較器。

其中，所述的轉(zhuǎn)換電路包括數(shù)模轉(zhuǎn)換器和V-I轉(zhuǎn)換電路。

其中，所述的微控制器單元還與供電電源連接并由供電電源供電。

其中，所述的轉(zhuǎn)換電路用于把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為4～20mA、0～10V的模擬量信號(hào)。

本發(fā)明提供的基于單芯片解決方案的磁致伸縮傳感器的優(yōu)點(diǎn)在于：（1）簡化了電路硬件設(shè)計(jì)，增強(qiáng)了抗干擾能力。（2）信號(hào)處理電路不需要采用滑動(dòng)平均和防脈沖干擾的數(shù)字處理技術(shù)，可以提高傳感器系統(tǒng)的穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣取＃?）傳感器的精度高，分辨率優(yōu)于0.01%FS，實(shí)現(xiàn)了高精度的測量。（4）數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)都可以實(shí)現(xiàn)輸出，方便傳輸與控制。（5）傳感器的微控制單元直接與標(biāo)定系統(tǒng)相連接，標(biāo)定方法簡單，易于操作。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例中磁致伸縮傳位移感器各部件連接示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例中磁致伸縮傳位移感器中激勵(lì)電路及波導(dǎo)絲的示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例中磁致伸縮傳位移感器信號(hào)處理電路中的信號(hào)放大、濾波電路示意圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例中磁致伸縮傳位移感器信號(hào)處理電路中的整形電路示意圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例中磁致伸縮傳位移感器轉(zhuǎn)換電路示意圖。

具體實(shí)施方式

下面給出本發(fā)明的較佳的實(shí)施例，這些實(shí)施例并非限制本發(fā)明的內(nèi)容。

實(shí)施例