CN100465651C - 采用间歇工作方式的谐振式传感器控制*** - Google Patents

采用间歇工作方式的谐振式传感器控制*** Download PDF

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Abstract

采用间歇工作方式的谐振式传感器控制***，包括前置放大器、频率检测器、控制器和激励信号发生器，拾振元件输出的信号经过前置放大器放大，由频率检测器测得拾振元件输出信号的频率，控制器控制激励信号发生器产生激励信号，激励信号采用线性调频信号，敏感结构的谐振器在线性调频信号的激励下振动，当控制器控制激励信号断开后，谐振器处于自由振动状态，其振动频率为谐振器的固有频率，激励信号断开后，控制器控制频率检测器检测拾振元件输出信号的频率，测得谐振器的固有频率，从而实现对被测信号的测量。敏感结构中的激励元件和拾振元件可以是同一个元件。本发明解决了采用单一频率信号激励时，谐振式传感器敏感结构输出信号较微弱的问题。

Description

采用间歇工作方式的谐振式传感器控制***
技术领域
本发明涉及谐振式传感器控制***，特别是一种采用间歇工作方式的谐振式传感器控制***。
背景技术
谐振式传感器在被测量的作用下，其敏感结构的谐振器的固有频率发生改变，通过测量谐振器的固有频率即可测得被测量的值。谐振式传感器的重复性、分辨力和稳定性等性能指标适于如压力、加速度、力、密度等多种参数的测量。
通常谐振式传感器的敏感结构需要和闭环***结合才能工作，通常的闭环***包括幅度控制环节和移相环节，幅度控制器用来调节整个闭环的增益，以满足谐振式传感器自激闭环的幅度条件，移相环节用来调节整个闭环的相移，以满足谐振式传感器自激闭环的相位条件。
谐振式传感器的拾振信号会受到其激励信号的干扰从而使其拾振信号的信噪比变低，使得拾振信号不易测量，Thierry Corman等人1999年在文章‘“Burst”Technology with Feedback-Loop Control for CapacitiveDetection and Electrostatic Excitation of Resonant Silicon Sensors’中提出了一种“Burst”技术用来解决这一问题，采用分时激励、分时检测的方法来实现谐振式传感器的闭环，在该方案中，采用单一频率信号来激励传感器，这种方法的问题是当激励频率偏离谐振式传感器敏感结构的谐振器的固有频率太多时，敏感结构输出信号的强度将会非常微弱。谐振器的理论频率特性如图2所示，从谐振器的幅频特性可以看出，当激励信号偏离谐振器的固有频率太多时，谐振器的增益相对于其固有频率对应的增益低很多。谐振器输出信号的强度非常微弱时，检测电路将无法测得谐振器的输出信号。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种采用间歇工作方式的谐振式传感器控制***，解决了采用单一频率信号激励时，谐振式传感器敏感结构输出信号较微弱的问题。
本发明的技术解决方案：采用间歇工作方式的谐振式传感器控制***，其特点在于：包括前置放大器、频率检测器、控制器和激励信号发生器，控制器控制激励信号发生器产生激励信号，激励信号采用线性调频信号，敏感结构的谐振器在线性调频信号的激励下振动，当控制器控制激励信号断开后，谐振器处于自由振动状态，其振动频率为谐振器的固有频率，激励信号断开一定时间后，控制器控制频率检测器检测经过前置放大器放大后的拾振元件输出信号的频率，测得谐振器的固有频率，从而实现对被测信号的测量。
本发明的原理：本发明采用了线性调频信号作为谐振式传感器敏感结构的激励信号。线性调频信号在一种功率较为均匀的集中在其起始频率和终止频率之间频带内的信号，谐振式传感器敏感结构的谐振器在线性调频信号的激励下，谐振器振动的功率也集中在这一频带内。当作为激励信号的线性调频信号的频带内包含谐振器的固有频率时，谐振器的振动信号也包含其固有频率点上的信号分量，谐振器的振动信号也较强，而偏离与谐振器固有频率的单一频率信号作为激励信号时，谐振器的振动信号较弱。当作用于谐振式传感器敏感结构的激励信号断开后，谐振器将以其固有频率做自由振动，通过测量谐振器自由振动状态下的振动信号频率，即可测得谐振器的固有频率，从而实现对被测量的测量。
本发明与现有技术相比的优点：由于本发明采用了线性调频信号作为谐振式传感器敏感结构的激励信号，相对与偏离谐振式传感器敏感结构的谐振器的单一频率信号作为激励信号，有效的提高了谐振式传感器敏感结构输出信号的强度。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的谐振传感器的理论频率特性曲线图，其中图2a为幅频特性曲线图，图2b为相频特性曲线图；
图3为本发明的敏感结构中的激励元件和拾振元件是同一个元件时的传感器控制***的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，谐振式传感器的间歇工作方法的传感器控制***2由前置放大器6、频率检测器5、控制器4和激励信号发生器3组成，敏感结构1的拾振元件7输出的信号经过前置放大器6放大，由频率检测器5测得拾振元件7输出信号的频率，控制器4控制激励信号发生器3产生激励信号，激励信号采用线性调频信号，敏感结构1的谐振器8在线性调频信号的激励下振动，当控制器4控制激励信号断开后，谐振器8处于自由振动状态，其振动频率为谐振器的固有频率，激励信号断开后，控制器4控制频率检测器5检测拾振元件7输出信号的频率，测得谐振器8的固有频率。
如图3所示，敏感结构1中的激励元件9和拾振元件7为同一个元件时，即激励拾振元件10时，采用切换开关11进行切换，当需要激励谐振式传感器的敏感结构1时，控制器4控制切换开关11接通激励信号发生器3，激励信号发生器3输出的信号经过切换开关11激励敏感结构1中的激励拾振元件10；激励信号完成后，控制器4控制切换开关11接通前置放大器6，激励拾振元件10输出的信号经前置放大器6后由频率检测器5检测，测得谐振器8的固有频率。
上述的激励信号发生器3由DDS芯片实现，DDS芯片可以采用ADI公司的系列DDS芯片，如AD9852等。
频率检测器5可以由模拟数字转换器或微处理器实现，例如：模拟数字转换器可以ADI公司的AD7671，处理器可以采用单片机C8051F120或数字信号处理器TMS3206713。
控制器4可以选用数字信号处理器DSP或单片机实现，例如：TMS3206713、C8051F120等处理器。
切换开关11可以采用模拟开关或继电器实现。
前置放大器6由根据敏感结构1的拾振元件7或激励拾振元件10的特性设计。当拾振元件7、激励拾振元件10为电阻时，可以由运算放大器实现，运算放大器的选择要考虑到传感器振动信号的带宽、运算放大器本身噪声和直流偏置，保证可以良好的实现传感器输出的微弱信号和传感器需要的激励信号的放大，具体可以选用OPA627、OPA228、LT1028等运算放大器。

Claims (2)

1、采用间歇工作方式的谐振式传感器控制***，其特征在于:包括前置放大器(6)、频率检测器(5)、控制器(4)和激励信号发生器(3)，敏感结构(1)的拾振元件(7)输出的信号经过前置放大器(6)放大，由频率检测器(5)测得拾振元件(7)输出信号的频率，控制器(4)控制激励信号发生器(3)产生激励信号，激励信号采用线性调频信号，敏感结构(1)的谐振器(8)在线性调频信号的激励下振动，当控制器(4)控制激励信号断开后，谐振器(8)处于自由振动状态，其振动频率为谐振器的固有频率，激励信号断开后，控制器(4)控制频率检测器(5)检测拾振元件(7)输出信号的频率，测得谐振器(8)的固有频率。
2、根据权利要求1所述的采用间歇工作方式的谐振式传感器控制***，其特征在于:所述敏感结构(1)中的激励元件(9)和拾振元件(7)为同一个元件时，即激励拾振元件(10)时，采用切换开关(11)进行切换，当需要激励谐振式传感器的敏感结构(11)时，控制器(4)控制换开关(11)接通激励信号发生器(3)，激励信号发生器(3)输出的信号经过切换开关(11)激励敏感结构(1)中的激励拾振元件(10)；激励信号完成后，控制器(4)控制换开关(9)接通前置放大器(6)，激励拾振元件(10)输出的信号经前置放大器(6)后由频率检测器(5)检测，测得谐振器(8)的固有频率。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5792645B2 (ja) * 2012-01-13 2015-10-14 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置およびその制御方法
CN104729542B (zh) * 2015-02-15 2017-05-03 华东交通大学 一种基于自适应反馈型振弦传感器的堤坝安全监测方法
CN109374967B (zh) * 2018-11-06 2020-05-19 华中科技大学 一种面向低q值saw磁电传感器谐振频率的检测方法和***

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1413890A1 (en) * 2002-10-22 2004-04-28 Yokogawa Electric Corporation Precise frequency measuring circuit by time difference expansion and two counters as well as resonant pressure sensor transmitter
CN1603845A (zh) * 2004-10-28 2005-04-06 复旦大学 谐振式压电微传感器谐振频率的检测方法
CN1748353A (zh) * 2003-02-27 2006-03-15 松下电器产业株式会社 线性振动激励器的闭环控制
CN1866747A (zh) * 2006-06-23 2006-11-22 北京航空航天大学 电阻拾振式硅微机械谐振传感器的数字锁相闭环
CN1877998A (zh) * 2006-06-23 2006-12-13 北京航空航天大学 电阻拾振式硅微机械谐振传感器的数字锁相闭环

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1413890A1 (en) * 2002-10-22 2004-04-28 Yokogawa Electric Corporation Precise frequency measuring circuit by time difference expansion and two counters as well as resonant pressure sensor transmitter
CN1748353A (zh) * 2003-02-27 2006-03-15 松下电器产业株式会社 线性振动激励器的闭环控制
CN1603845A (zh) * 2004-10-28 2005-04-06 复旦大学 谐振式压电微传感器谐振频率的检测方法
CN1866747A (zh) * 2006-06-23 2006-11-22 北京航空航天大学 电阻拾振式硅微机械谐振传感器的数字锁相闭环
CN1877998A (zh) * 2006-06-23 2006-12-13 北京航空航天大学 电阻拾振式硅微机械谐振传感器的数字锁相闭环

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
热激励谐振式硅微结构压力传感器闭环***. 樊尚春等.测控技术，第19卷第2期. 2000
热激励谐振式硅微结构压力传感器闭环***. 樊尚春等.测控技术，第19卷第2期. 2000 *

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