[發明專利]振弦式傳感器的頻率測量裝置和方法

在審

• 申請號: 201510660886.7
• 申請日: 2015-10-14
• 公開（公告）號: CN105136281A
• 公開（公告）日: 2015-12-09
• 發明（設計）人: 鄒勇軍;馮慶林
• 申請（專利權）人: 基康儀器股份有限公司
• 主分類號: G01H13/00
• 分類號: G01H13/00
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識產權代理有限公司 11129
• 代理人: 高麗萍

1.一種振弦式傳感器的頻率測量裝置，包括激振裝置、開關電路和拾振裝置，所述開關電路切換激振裝置和拾振裝置分別與振弦式傳感器的連接，其特征在于，

所述激振裝置按照信號的流向包括依次連接的掃頻激勵源、幅度調節電路、極性轉換電路和橋式推挽功率放大電路，所述橋式推挽功率放大電路與開關電路相連；

所述拾振裝置包括儀表放大器、二次放大電路、包絡檢波電路、具有二極管嵌位的過零檢測電路、信號有效性處理電路和等精度測頻電路，所述儀表放大器分別與開關電路和二次放大電路相連，所述二次放大電路分別連接過零檢測電路和包絡檢波電路，所述過零檢測電路連接等精度測頻電路，所述包絡檢波電路連接信號有效性處理電路，所述信號有效性處理電路與等精度測頻電路相連。

2.根據權利要求1所述的振弦式傳感器的頻率測量裝置，其特征在于，所述幅度調節電路包括數字電位器，所述掃頻激勵源輸出單極性差分掃頻激勵信號分別連接至數字電位器的兩個固定端，由數字電位器的調整端輸出幅度調節后的單極性單端信號。

3.根據權利要求2所述的振弦式傳感器的頻率測量裝置，其特征在于，所述激振裝置還包括等值電阻分壓電路，所述等值電阻分壓電路產生差分掃頻信號的相對零點信號，所述等值電阻分壓電路與極性轉換電路相連；所述極性轉換電路包括差分放大器和反相放大器，所述差分放大器與數字電位器相連并將數字電位器輸出的幅度調節后的單極性單端信號作為差分正向輸入以及將等值電阻分壓電路輸出的差分掃頻信號的相對零點作為差分負向輸入，所述差分放大器輸出雙極性單端掃頻信號，所述反向放大器的輸入端連接差分放大器的輸出端，所述反相放大器的輸出與所述差分放大器的輸出共同構成雙極性差分掃頻信號輸出。

4.根據權利要求1至3之一所述的振弦式傳感器的頻率測量裝置，其特征在于，所述具有二極管嵌位的過零檢測電路包括隔直電容、比較器以及兩組二極管嵌位電路，二次放大電路的輸出端作為具有二極管嵌位的過零檢測電路的輸入端依次連接隔直電容和比較器，第一組二極管嵌位電路包括兩個設置方向相反且并聯連接的二極管，第一組二極管嵌位電路的一端從過零檢測電路的輸入端引出且第一組二極管嵌位電路的另一端接地，第二組二極管嵌位電路包括一正極接地且負極從過零檢測電路的輸出端引出的二極管。

5.根據權利要求1至3之一所述的振弦式傳感器的頻率測量裝置，其特征在于，所述拾振裝置還包括前置高通濾波電路和二階帶通濾波電路，所述儀表放大器通過前置高通濾波電路與開關電路相連且所述儀表放大器通過二階帶通濾波電路與二次放大電路相連。

6.一種振弦式傳感器的頻率測量方法，包括激振階段和拾振階段，其特征在于，

在所述激振階段將掃頻激勵源發出的單極性差分掃頻信號進行幅度調節后輸出幅度調整后的單極性單端信號，再對單極性單端信號進行極性轉換輸出雙極性差分掃頻信號，然后通過橋式推挽功率放大電路將雙極性差分掃頻信號施加至振弦式傳感器并根據振弦式傳感器信號傳輸電纜長度不同自適應地調整激勵信號振幅；

在所述拾振階段對振弦式傳感器輸出的諧振信號通過儀表放大器進行差分放大和抑制共模干擾，并在二次放大后進行過零檢測以及放大后的振弦式傳感器諧振信號包絡檢波，在進行過零檢測時包括采用二極管對放大后的振弦式傳感器諧振信號進行嵌位，獲取振弦式傳感器諧振信號包絡值隨時間變化關系并進行信號有效性處理，然后根據過零檢測的結果以及信號有效性處理的結果進行等精度測頻進而得到振弦式傳感器的諧振頻率。

7.根據權利要求6所述的振弦式傳感器的頻率測量方法，其特征在于，在激振階段利用數字電位器進行幅度調節，將掃頻激勵源輸出的單極性差分掃頻激勵信號分別連接至數字電位器的兩個固定端，由數字電位器的調整端輸出幅度調節后的單極性單端信號。

8.根據權利要求7所述的振弦式傳感器的頻率測量方法，其特征在于，在激振階段還采用等值電阻分壓電路進行供電電壓的分壓，產生差分掃頻信號的相對零點信號；結合差分掃頻信號的相對零點信號并利用差分放大器和反相放大器對單極性單端信號進行極性轉換，將差分放大器與數字電位器相連并將數字電位器輸出的幅度調節后的單極性單端信號作為差分正向輸入以及將等值電阻分壓電路輸出的差分掃頻信號的相對零點作為差分負向輸入，差分放大器輸出雙極性單端掃頻信號，再協同所述反向放大器共同輸出雙極性差分掃頻信號。