[實用新型]一種用于ICP加速度傳感器的信號調理裝置

有效

• 申請號: 201320144970.X
• 申請日: 2013-03-27
• 公開（公告）號: CN203191404U
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 世家偉;高聯歡;董家磊;杜亞;付英;侯豐;李長平;柴衛國;劉平元
• 申請（專利權）人: 云南馳宏鋅鍺股份有限公司
• 主分類號: G01P15/00
• 分類號: G01P15/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張大威

技術領域

本實用新型涉及ICP加速度傳感器技術領域，特別涉及一種用于ICP加速度傳感器的信號調理裝置。

背景技術

ICP加速度傳感器是內裝微型IC集成電路放大器的壓電加速度傳感器，它將傳統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、顯示和采集設備連接，簡化了測試系統，提高了測試精度和可靠性。ICP加速度傳感器由于具有體積小、低頻特性好、安裝方便、性價比高等特點，被廣泛用于航天、航空、車船、機械、橋梁、石油、化工等測量領域。

信號調理器的作用是為傳感器提供激勵源及對傳感器信號進行預處理，ICP加速度傳感器由于自身的特點，其信號調理器與其它傳感器信號調理器要求和功能不一致，ICP加速度傳感器信號調理器的模塊及其功能如下：

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

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

濾波：根據奈奎斯特采樣定理，采樣頻率需大于信號中最高頻率的2倍，采樣后的數字信號才能完整保留原信號的信息。因此，工程中一般采用低通濾波器來避免模擬信號轉化為數字信號時發生混疊。

放大：對于較弱的有用電壓信號可以通過放大以提高數據采集的精度。

ICP加速度傳感器、信號調理器、數據采集儀、電腦及采集分析軟件組合后在工業中被廣泛用于產品質量測試、設備故障診斷、轉子動平衡等。

目前，現有的ICP加速度傳感器信號調理器供電基本上都是由220V電壓通過降壓整流為24V直流，不便于便攜式故障診斷儀配套使用。在轉子動平衡中，不平衡點相位測量的準確與否關系到動平衡的成敗與平衡精度。信號調理器中的濾波電路會使不同頻率信號產生相移，從而影響相位測量的準確性，現有的ICP加速度傳感器信號調理器對信號相位影響較大，相位測量誤差較大，動平衡精度較低。

實用新型內容

本實用新型的目的旨在至少解決上述的技術問題。

為此，本實用新型的目的在于提出一種用于ICP加速度傳感器的信號調理裝置，可保證一定范圍內信號通過該信號調理裝置后相位變化絕對值小于0.2度，從而在轉子動平衡中降低由于相移引起的平衡誤差，提高動平衡精度。

為達到上述目的，本實用新型提出的用于ICP加速度傳感器的信號調理裝置，包括：轉換開關；分別為所述信號調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換開關相連；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換開關相連，在所述轉換開關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調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根據所述恒定電流輸出檢測信號；將所述ICP加速度傳感器輸出的所述檢測信號進行隔離過濾以生成交流電壓信號的交流耦合模塊，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進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的交流電壓信號進行輸出的信號輸出模塊，所述信號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放供電模塊，所述集成運放供電模塊與所述濾波及放大模塊相連。

根據本實用新型的用于ICP加速度傳感器的信號調理裝置，可以根據需要設定濾波及放大模塊的幅頻相頻參數，保證一定頻率范圍內的信號通過該信號調理裝置濾波后相位變化絕對值小于0.2度，從而在轉子動平衡中降低由于相移引起的平衡誤差，提高了動平衡精度。

其中，所述第一電源模塊通過電池進行供電，所述第二電源模塊通過交流市電進行供電。因此，本實用新型可以根據實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，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。

優選地，所述交流耦合模塊為一階無源高通濾波電路，所述一階無源高通濾波電路的截止頻率的配置范圍為0.6-1.2Hz。

優選地，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，根據需要設定所述濾波及放大模塊的放大倍數、截止頻率和幅頻相頻參數。

優選地，所述四階Butterworth?Sallen-Key有源低通濾波放大電路的截止頻率范圍為5-30kHz。