[實用新型]一種應力波信號調理裝置

有效

• 申請號: 201720189649.1
• 申請日: 2017-03-01
• 公開（公告）號: CN206756755U
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 張法全;付夢龍;施國威;劉子敬;鐘青;王國富;葉金才
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: G01N29/44
• 分類號: G01N29/44
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標事務所有限責任公司45112
• 代理人: 陸夢云

技術領域

本實用新型屬于電子技術領域，特別涉及一種應力波信號調理裝置。

背景技術：

目前，應力波檢測法被廣泛的應用于各大工業測量領域。但由于原始采集信號普遍比較弱，頻率比較低，濾波過程會受到濕度，溫度，噪聲等環境因素影響以及設計的缺陷而效果不佳。為保證對信號的分析、判斷及處理的準確，信號放大的無畸變傳輸尤為重要。在常規方法中，主要采用切比雪夫，巴特沃斯，橢圓濾波器等濾波電路來保證采集信號的質量，但由于這些濾波器的設計特性和固有特點，易導致波形保持特性不好、采樣精度不高。同時，由于濾波設計不佳，會導致處理后的波形相位線性度差，幅度特性起伏較大，電路穩定度低，溫度漂移量大，功耗高的缺點。

發明內容：

針對現有技術的缺點，本實用新型提供一種應力波信號調理裝置，該裝置具有波形保持特性好、采樣精度高，相位線性度優，幅度特性平坦，穩定度高，溫漂小，功耗低等優點。

實現本實用新型目的的技術方案是：

一種應力波信號調理裝置，包括恒流源電路、隔直電路、交流放大電路、濾波電路、壓電傳感器、CPLD控制電路、差分轉換電路、A/D轉換電路；

恒流源電路與隔直電路、壓電傳感器分別連接，隔直電路與交流放大電路、濾波電路依次連接，并與恒流源電路組成信號調理裝置的主要部分，濾波電路通過CPLD控制電路與差分轉換電路和A/D轉換電路分別連接，所述的濾波電路為高階貝塞爾濾波器。

恒流源電路給壓力傳感器提供恒定的電流，使得壓力傳感器以標準電壓信號輸出，保證了將壓力傳感器接受到的應力波信號轉化為可處理的電壓信號。

壓電傳感器輸出的電壓信號，經過隔直電路去除信號中的直流成分，濾出直流成分。

濾波器在保證增益的情況下，可以使濾出直流成分的信號的信號得到近似恒定的增益和群延時，從而保證對信號相位信息的后續處理更精確，滿足弱信號調理要求。

差分轉換電路將采集濾波得到的單端信號轉換為差分信號，保證信號的完整性，提高系統采用樣的精度，有源濾波后的信號通過該電路轉換為差分信號。

A/D轉換電路將差分輸入的高精度原始信號進行采樣，以采樣率遠大于奈奎斯特頻率的方式，不丟失信號細節，得到的并行16位信號。

本設計根據各種濾波器的特性，選擇高階貝塞爾濾波器來進行信號的濾波部分處理，通過利用該部分良好的線性相位特性，對信號進行高精度濾波處理，和數字化處理，最后得到高精度數字化信號值。

有益效果：

本實用新型提供了一種應力波信號調理裝置，該裝置以高階貝塞爾濾波器設計為核心，結合相關模塊，對前端壓電傳感器采集的微弱信號進行放大、濾波、變換，最終將傳感器最初的輸出信號調理成能被測量所利用的信號，該種應力波信號調理裝置具有波形保持特性好、采樣精度高，相位線性度優，幅度特性平坦穩定度高，溫漂小，功耗低的優點，用于錨桿錨固無損檢測中對應力反射波信號的調理。

附圖說明

圖1為系統框圖

圖2為貝塞爾基本濾波單元

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型內容作進一步的闡述，但不是對本實用新型的限定。

實施例

如圖1所示：

一種應力波信號調理裝置，包括恒流源電路1、壓電傳感器2、隔直電路3、交流放大電路3、濾波電路4、差分轉換電路6、A/D轉換電路7、CPLD控制電路8；

恒流源電路1與壓電傳感器2、隔直電路3分別連接，隔直電路3與交流放大電路4、濾波電路5依次連接，并與恒流源電路1組成信號調理裝置的主要部分，濾波電路5通過CPLD控制電路8與差分轉換電路6和A/D轉換電路7分別連接；

所述的濾波電路為高階貝塞爾濾波器。

恒流源電路1給壓力傳感器2提供恒定的電流，使得壓力傳感器2以標準電壓信號輸出，保證了將壓力傳感器2接受到的應力波信號轉化為可處理的電壓信號。

壓電傳感器2輸出的電壓信號，經過隔直電路3去除信號中的直流成分，濾出直流成分。

濾波器5在保證增益的情況下，可以使濾出直流成分的信號的信號得到近似恒定的增益和群延時，從而保證對信號相位信息的后續處理更精確，滿足弱信號調理要求。

差分轉換電路6將采集濾波得到的單端信號轉換為差分信號，保證信號的完整性，提高系統采用樣的精度，有源濾波后的信號通過該電路轉換為差分信號。