[發(fā)明專利]一種增強地音傳感器低頻測量能力的電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810551052.6
• 申請日: 2018-05-31
• 公開（公告）號: CN108645503B
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 羅欣;丁基恒;陳學東;李小清;劉軍軍;姜偉;曾理湛
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01H11/06
• 分類號: G01H11/06
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 孔娜;曹葆青

本發(fā)明屬于主動減振相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，其公開了一種增強地音傳感器低頻測量能力的電路，該電路包括連接于地音傳感器的信號放大與阻尼調(diào)整電路、高通濾波電路、低頻增強與補償電路及抗混疊濾波電路，該信號放大與阻尼調(diào)整電路的輸入端與該地音傳感器的差分信號輸出端相連接；該高通濾波電路的輸入端及輸出端分別與該信號放大與阻尼調(diào)整電路的輸出端及該低頻增強與補償電路的輸入端相連接；該抗混疊濾波電路的輸入端與該低頻增強與補償電路的輸出端相連接；該抗混疊濾波電路的輸出端為該的增強地音傳感器低頻測量能力的電路的輸出端。本發(fā)明傳感器靈敏度是可調(diào)的，帶寬擴展頻點和阻尼比可調(diào)，具有較好的環(huán)境適應(yīng)性及應(yīng)用對象適應(yīng)性，且穩(wěn)定性較好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于主動減振相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種增強地音傳感器低頻測量能力的電路。

背景技術(shù)

高性能振動隔離技術(shù)是超精密加工、制造與測量裝備、電子顯微成像的一項基礎(chǔ)技術(shù)。它為裝備提供超靜環(huán)境，是裝備服役性能的基礎(chǔ)保障。隨著裝備的精度向著納米、亞納米演進，裝備關(guān)鍵單元對微振動更加敏感。裝備結(jié)構(gòu)要求超穩(wěn)定，對微振動抑制頻率范圍和隔振性能要求的嚴苛程度呈幾何級數(shù)增長，減振系統(tǒng)面臨著近零低頻、寬頻域、超微幅振動隔離的新挑戰(zhàn)。

減振系統(tǒng)是通過彈性元件和阻尼元件連接被減振件和基礎(chǔ)載體的裝置，其行為特性變現(xiàn)為一個低通濾波系統(tǒng)。通過降低系統(tǒng)固有頻率，并采用主動隔振的方法可以有效提高隔振性能。基于電磁感應(yīng)原理的地音傳感器是主動隔振實現(xiàn)的關(guān)鍵器件，可以為反饋控制提供被隔振對象的殘余振動信號，通過引入天棚阻尼技術(shù)，有效抑制固有頻率處的振動放大，但由于其固有的二階高通特性，其低頻測量性能顯著退化，對主動隔振起始頻率帶來了極大地限制，限制了主動隔振應(yīng)用。

在實際應(yīng)用中，人們常采用帶寬擴展技術(shù)，通過電路補償?shù)匾魝鞲衅鞯牡皖l動態(tài)特性來提升地音傳感器的低頻測量能力，但是通常這種模擬帶寬擴展技術(shù)只依據(jù)模擬電路系統(tǒng)的噪聲特性選擇固定的頻點，傳感器系統(tǒng)的阻尼比通常選擇在0.7附近以獲得傳感器系統(tǒng)超調(diào)和響應(yīng)特性的平衡，這使得傳感器靈敏度也是固定的。由于主動隔振控制中反饋性能受限于傳感器動態(tài)特性，而前饋性能受限于傳感器噪聲，固定頻點與固定阻尼比參數(shù)的模擬帶寬擴展電路不能適應(yīng)環(huán)境和負載振動水平的變化，導致過度或者不足的帶寬擴展，制約了隔振系統(tǒng)的性能。相應(yīng)地，本領(lǐng)域存在著發(fā)展一種能夠增強地音傳感器低頻測量能力的電路的技術(shù)需求。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明提供了一種增強地音傳感器低頻測量能力的電路，其基于現(xiàn)有地音傳感器的工作特點，研究及設(shè)計了一種能夠增強地音傳感器低頻測量能力的電路。所述電路的帶寬擴展頻點和阻尼比是可以調(diào)節(jié)的，通過調(diào)整可調(diào)轉(zhuǎn)軌電阻來實現(xiàn)地音傳感器的阻尼比的調(diào)整，具有更好的環(huán)境適應(yīng)性和應(yīng)用對象適應(yīng)性。此外，所述的增強地音傳感器低頻測量能力的電路還設(shè)置了補償電路，所述補償電路通過改變所述第三電阻及所述第二電容的值來調(diào)節(jié)所述補償電路在所述地音傳感器固有頻率處的幅頻響應(yīng)，其用于抵消阻尼比改變所引起的固有頻率附近超調(diào)或者過阻尼響應(yīng)，使得所述地音傳感器可以在固有頻率附近獲得平坦的幅頻響應(yīng)。

為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種增強地音傳感器低頻測量能力的電路，所述電路包括連接于地音傳感器的信號放大與阻尼調(diào)整電路、高通濾波電路、低頻增強與補償電路及抗混疊濾波電路，所述信號放大與阻尼調(diào)整電路的輸入端與所述地音傳感器的差分信號輸出端相連接；所述高通濾波電路的輸入端及輸出端分別與所述信號放大與阻尼調(diào)整電路的輸出端及所述低頻增強與補償電路的輸入端相連接；所述抗混疊濾波電路的輸入端與所述低頻增強與補償電路的輸出端相連接；所述抗混疊濾波電路的輸出端為所述的增強地音傳感器低頻測量能力的電路的輸出端；