[發明專利]基于毛發結構的諧振式流速傳感器測控裝置

在審

• 申請號: 201810110188.3
• 申請日: 2018-02-05
• 公開（公告）號: CN108387755A
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發明（設計）人: 楊波;汪秋華;李成;高小勇;馮雨
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01P5/24
• 分類號: G01P5/24
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 徐瑩

1.基于毛發結構的諧振式流速傳感器測控裝置，其特征在于，包括：諧振式毛發傳感器、兩個驅動測控電路、激勵產生電路，所述諧振式毛發傳感器上設有兩組信號敏感電極以及驅動電極，每組敏感電極和驅動電極之間通過驅動測控電路連接；

其中，所述每個驅動測控電路包括C/V檢測電路、整流電路、濾波采樣電路、FPGA驅動控制模塊、DA驅動接口模塊、比較器模塊；所述諧振式毛發傳感器的敏感電極連接至C/V檢測電路的輸入，且C/V檢測電路的輸出依次經整流電路、濾波采樣電路、FPGA驅動控制模塊、DA驅動接口模塊后連接至諧振式毛發傳感器的驅動電極；并且，所述C/V檢測電路的輸出同時連接至比較器模塊的輸入，且比較器模塊的輸出連接至FPGA驅動控制模塊的輸入，以及FPGA驅動控制模塊的輸出連接至激勵產生電路的輸入；

激勵產生電路包括USB轉串口模塊、FPGA激勵測量模塊、DA轉換模塊、功率放大模塊、驅動器模塊、風扇、揚聲器，其中所述FPGA驅動控制模塊的輸出、USB轉串口模塊分別與FPGA激勵測量模塊的輸入相連，且FPGA激勵測量模塊的輸出分別連接至DA轉換模塊、驅動器模塊；所述DA轉換模塊與功率放大模塊、揚聲器依次連接；所述驅動器模塊與風扇連接。

2.根據權利要求1所述基于毛發結構的諧振式流速傳感器測控裝置，其特征在于：所述FPGA驅動控制模塊包括第一IIR低通濾波器、第一PI控制器、乘法器模塊、鑒頻鑒相器模塊、第二IIR低通濾波器、第二PI控制器、數控振蕩器，其中濾波采樣電路連接至第一IIR低通濾波器的輸入，且第一IIR低通濾波器的輸出與第一PI控制器、乘法器模塊的輸入依次連接；所述比較器模塊的輸出與鑒頻鑒相器的輸入連接，且鑒頻鑒相器的輸出與第二IIR低通濾波器、第二PI控制器、數控振蕩器的輸入依次連接；并且，所述數控振蕩器的輸出分別與乘法器模塊的輸入、激勵產生電路的輸入連接，及所述乘法器模塊的輸出與DA驅動接口模塊連接。

3.根據權利要求1所述基于毛發結構的諧振式流速傳感器測控裝置，其特征在于：所述FPGA激勵測量模塊包括頻差提取模塊、IIR高通濾波器、平方解調模塊、串口指令解析模塊、查找表DDS模塊、幅值控制模塊、PWM產生模塊、乘法器模塊，其中FPGA驅動控制模塊的輸出與頻差提取模塊的輸入連接，且頻差提取模塊的輸出與IIR高通濾波器、平方解調模塊的輸入依次連接；所述串口指令解析模塊的輸入連接USB轉串口模塊，且串口指令解析模塊的輸出分別與查找表DDS模塊、幅值控制模塊、PWM產生模塊的輸入連接；所述幅值控制模塊的輸出及查找表DDS模塊的輸出連接至乘法器模塊的輸入，且乘法器模塊的輸出連接至DA轉換模塊；以及，所述查找表DDS模塊的輸出及乘法器模塊的輸出分別連接至平方解調模塊的輸入，且平方解調模塊的輸出連接至USB轉串口電路；所述PWM產生模塊的輸出連接至驅動器模塊；

所述串口指令解析模塊包括第一至第五寄存器、校驗模塊、數據分配模塊，其中，第一至第五寄存器依次連接；所述校驗模塊的輸入與第一、第二、第五寄存器的輸出連接；并且校驗模塊的輸出及第四寄存器、第三寄存器的輸出分別與數據分配模塊的輸入連接，且數據分配模塊的輸出分別與查找表DDS模塊、幅值控制模塊、PWM產生模塊連接。

4.根據權利要求3所述基于毛發結構的諧振式流速傳感器測控裝置，其特征在于：所述查找表DDS模塊包括第一寄存器、第二寄存器、第三寄存器、累加器模塊、正弦數據存儲器、余弦數據存儲器，其中第一寄存器與累加器模塊的輸入連接，且累加器模塊的輸出分別與正弦數據存儲器的輸入、余弦數據存儲器的輸入連接；所述正弦數據存儲器的輸出與第二寄存器的輸入連接，及第二寄存器的輸出與平方解調模塊的輸入連接；所述余弦數據存儲器的輸出與第三寄存器的輸入連接，及第三寄存器的輸出分別與平方解調模塊的輸入、乘法器的輸入連接。

5.根據權利要求3所述基于毛發結構的諧振式流速傳感器測控裝置，其特征在于：所述平方解調模塊包括第一和第二乘法器、第一和第二IIR低通濾波器、第一和第二平方模塊、加法器模塊，其中查找表DDS模塊的輸出及IIR高通濾波器的輸出均連接至第一乘法器、第二乘法器的輸入，且第一乘法器的輸出與第一IIR低通濾波器、第一平方模塊、加法器模塊的輸入依次連接；所述第二乘法器的輸出與第二IIR低通濾波器、第二平方模塊、加法器模塊的輸入依次連接，且加法器模塊的輸出與USB轉串口電路連接。