[發明專利]沖擊波超壓信號調理系統

在審

• 申請號: 201710519826.2
• 申請日: 2017-06-30
• 公開（公告）號: CN107453754A
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發明（設計）人: 曾明超;郭銳
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H03M1/08
• 分類號: H03M1/08;H03M1/12
• 代理公司: 南京理工大學專利中心32203
• 代理人: 唐代盛

技術領域

本發明屬于測試測量技術領域，特別是一種沖擊波超壓信號調理系統。

背景技術

目前壓力電測量多采用壓電傳感器，其中傳統的壓電傳感器多采用電氣石作為敏感元件，在過去的研究中發現晶片尺寸直接影響測量波形，且晶體大小僅限于一個較小的變化范圍，并不適合敏感元件尺寸較大情形。電氣石作為敏感元件主要考慮結構和表面涂覆材料的問題，而在表面涂覆材料上主要使用油封的方法，將電氣石晶體封存在一個裝滿硅油的聚乙烯管中，晶體通過兩根引線先連接一個內置放大器再連接同軸電纜，使得測試電路的尺寸較大，且較長的同軸電纜容易引入噪聲信號；如現在市場上最常用的是美國PCB公司生產138系列壓力傳感器，其長度為193mm。采用電氣石作為傳感器敏感元件需要對填料提出了既要對應力波有足夠的阻尼，又要吸水性小，固著強度大的要求，加之天然優質的電氣石原料越來越稀有，使其造價很高，且其結構設計也較為復雜，體積大。

在測量電路這一方面，現有的主流測試系統采用電荷放大器作為傳感器信號調理部分，后接數據采集卡進行數據采集，而市場上的電荷放大器大多價格昂貴，且體積很大，不適合狹小空間測量。

發明內容

本發明所解決的技術問題在于提供一種沖擊波超壓信號調理系統，以解決現有的超壓測量系統傳感器和信號調理部分的電荷放大器體積大，價格昂貴，且傳感器和電荷放大器需通過很長的導線進行連接容易引入噪聲信號的問題。

實現本發明目的的技術解決方案為：

一種沖擊波超壓信號調理系統，包括壓力傳感器，還包括微弱信號放大模塊和ADC信號調理模塊：

所述壓力傳感器，用以獲取沖擊波超壓信號，沖擊波超壓信號作用于壓力傳感器上后，壓力傳感器產生相應的電荷。

所述微弱信號放大模塊，用以獲取壓力傳感器產生的電荷信號，將電荷信號變成電壓信號，且可通過軟件編程實現不同的放大倍數。

所述ADC信號調理模塊，用以將微弱信號放大模塊輸出的正負電壓信號轉變為波形不變的正電壓信號，并濾除其高頻分量，減小噪聲干擾。

本發明與現有技術相比，其顯著優點：

(1)通過可編程數據放大器、ADC驅動器實現微弱信號放大模塊和ADC信號調理模塊，替代了傳統的電荷放大器，大大減少了元器件的種類和數量，使得價格大為降低，同時沖擊波信號調理部分體積可以縮小到幾毫米量級，提高了系統的信噪比。

(2)壓力傳感器PVDF薄膜與微弱信號放大模塊通過很短的導線連接，使得傳感器信號在傳輸過程中受到干擾的幾率大為降低，提高了信號傳輸的信噪比。

(3)微弱信號放大模塊采用可編程放大器，實現超壓信號測量量程通過軟件可編程，滿足測試電路在不同范圍下的應用。

下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。

附圖說明

圖1為本發明的沖擊波超壓信號調理系統實施例的電路原理圖。

圖2為圖1中3.3V參考電壓的電路原理圖。

具體實施方式

為了說明本發明的技術方案及技術目的，下面結合附圖及具體實施例對本發明做進一步的介紹。

本發明的一種沖擊波超壓信號調理系統，包括壓力傳感器、微弱信號放大模塊和ADC信號調理模塊；

所述壓力傳感器，用以獲取沖擊波超壓信號，沖擊波超壓信號作用于壓力傳感器上后，壓力傳感器產生相應的電荷。

所述微弱信號放大模塊，用以獲取壓力傳感器產生的電荷信號，將電荷信號變成電壓信號，電壓信號關于0V對稱，且可通過軟件編程實現不同的放大倍數。

所述ADC信號調理模塊，用以將微弱信號放大模塊輸出的正負電壓信號轉變為波形不變的正電壓信號，并濾除其高頻分量，以減小噪聲干擾。

進一步的，所述微弱信號放大模塊包括差分輸入級、可編程數據放大器；所述差分輸入級包括串聯的第一電阻R1、第二電阻R2；所述第一電阻R1、第二電阻R2的阻值相同；所述第一電阻R1、第二電阻R2的中間節點接地，形成差分輸入模式，以提高前級共模抑制比。

所述壓力傳感器與串聯后的第一電阻R1、第二電阻R2并聯，壓力傳感器與電阻R1、R2形成回路，構成電流輸入模式。

所述第一電阻R1、第二電阻R2的兩端分別與可編程數據放大器的正、反向輸入端連接；所述可編程數據放大器電源采用雙電源供電；

所述可編程數據放大器參考電壓輸入端接地，以地為參考點，使得壓力傳感器受到壓力作用時信號波形關于0V電壓對稱；所述可編程數據放大器的可編程控制引腳A0、A1均與微控制器連接；