[發(fā)明專利]LC諧振式傳感器的檢測(cè)電路及檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610959765.7
• 申請(qǐng)日: 2016-11-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106643826B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王軍波;魏秋旭;陳德勇;謝波;王艷雙;陳健
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院電子學(xué)研究所
• 主分類號(hào): G01D5/244
• 分類號(hào): G01D5/244
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 任巖

1.一種LC諧振式傳感器檢測(cè)電路，其特征在于，包括：基于FPGA的SoPC系統(tǒng)、脈沖發(fā)生器、發(fā)射線圈、讀取線圈、模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其中：

所述基于FPGA的SoPC系統(tǒng)與所述脈沖發(fā)生器連接，用于向所述脈沖發(fā)生器發(fā)送控制命令；

所述脈沖發(fā)生器與所述發(fā)射線圈連接，用于通過(guò)所述發(fā)射線圈發(fā)射激勵(lì)信號(hào)；

所述發(fā)射線圈，用于發(fā)射激勵(lì)信號(hào)，激勵(lì)LC諧振式傳感器，使其感應(yīng)產(chǎn)生衰減信號(hào)；

所述讀取線圈與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接，用于接收LC諧振式傳感器產(chǎn)生的所述衰減信號(hào)，并將其送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器；

所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器與所述讀取線圈及基于FPGA的SoPC系統(tǒng)連接，用于將所述讀取線圈接收到的LC諧振式傳感器的衰減信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并將其送入所述基于FPGA的SoPC系統(tǒng)，所述基于FPGA的SoPC系統(tǒng)運(yùn)算得到所述LC諧振式傳感器的諧振頻率。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LC諧振式傳感器檢測(cè)電路，其特征在于，所述發(fā)射線圈發(fā)射的激勵(lì)信號(hào)為矩形脈沖激勵(lì)信號(hào)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的LC諧振式傳感器檢測(cè)電路，其特征在于，所述LC諧振式傳感器感應(yīng)產(chǎn)生的衰減信號(hào)為衰減正弦信號(hào)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LC諧振式傳感器檢測(cè)電路，其特征在于，還包括上位機(jī)，所述上位機(jī)與所述基于FPGA的SoPC系統(tǒng)連接，用于控制所述基于FPGA的SoPC系統(tǒng)，接收所述基于FPGA的SoPC系統(tǒng)運(yùn)算得到的所述LC諧振式傳感器的諧振頻率，通過(guò)諧振頻率與被測(cè)量間的函數(shù)關(guān)系推算出被測(cè)量值，并將被測(cè)量值實(shí)時(shí)顯示于上位機(jī)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的LC諧振式傳感器檢測(cè)電路，其特征在于，所述基于FPGA的SoPC系統(tǒng)包括頻譜計(jì)算模塊以及控制模塊，所述頻譜計(jì)算模塊用于對(duì)LC諧振式傳感器產(chǎn)生的衰減正弦信號(hào)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)DFT(離散傅里葉變換)運(yùn)算，計(jì)算得到LC諧振式傳感器輸出信號(hào)頻譜；所述控制模塊用于實(shí)現(xiàn)檢測(cè)電路的控制功能和數(shù)據(jù)處理功能，通過(guò)對(duì)所述頻譜計(jì)算模塊得到的頻譜進(jìn)行峰值檢測(cè)，找到頻譜峰值對(duì)應(yīng)的頻率點(diǎn)，即為L(zhǎng)C諧振式傳感器的諧振頻率，并與所述上位機(jī)進(jìn)行控制命令和數(shù)字命令的通信。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的LC諧振式傳感器檢測(cè)電路，其特征在于，被測(cè)量值x可通過(guò)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)得到的待測(cè)值與諧振頻率的函數(shù)關(guān)系式得到：

x＝k·f_res+b，

其中，k和b為標(biāo)定實(shí)驗(yàn)得到的待測(cè)值與諧振頻率的函數(shù)關(guān)系式中的擬合系數(shù)，f_res為L(zhǎng)C諧振式傳感器的諧振頻率。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LC諧振式傳感器檢測(cè)電路，其特征在于，所述讀取線圈采用雙電感反相串聯(lián)差分接收方式。

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的LC諧振式傳感器檢測(cè)電路，其特征在于，所述讀取線圈的兩個(gè)電感除極性相反外其它參數(shù)完全相同，使得讀取線圈兩電感之間的互感代數(shù)和為零。

9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的LC諧振式傳感器檢測(cè)電路，其特征在于，所述發(fā)射線圈關(guān)于讀取線圈的兩個(gè)電感完全對(duì)稱，使得發(fā)射線圈與讀取線圈雙電感間的互感量相等，兩互感的代數(shù)和為零。

10.一種LC諧振式傳感器檢測(cè)電路檢測(cè)方法，其特征在于，包括：

基于FPGA的SoPC系統(tǒng)控制脈沖發(fā)生器經(jīng)發(fā)射線圈產(chǎn)生激勵(lì)信號(hào)；

LC諧振式傳感器吸收激勵(lì)信號(hào)的能量后感應(yīng)產(chǎn)生衰減信號(hào)；

該衰減信號(hào)經(jīng)讀取線圈接收、模數(shù)轉(zhuǎn)換器采樣后，轉(zhuǎn)換得到數(shù)字信號(hào)，并傳送至基于FPGA的SoPC系統(tǒng)；

基于FPGA的SoPC系統(tǒng)對(duì)該數(shù)字信號(hào)經(jīng)DFT計(jì)算得到LC諧振式傳感器輸出信號(hào)頻譜，再通過(guò)峰值檢測(cè)算法得到所述LC諧振式傳感器的諧振頻率。