CN202793425U - 一种电感式传感器的信号采样电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种电感式传感器的信号采样电路，所述电感式传感器的信号采样电路包括：用以产生振荡频率的LC振荡单元；与所述LC振荡单元相连，用以产生信号频率随所述振荡频率的变化而变化的正弦波的正弦信号产生单元。本实用新型所述的采样电路将磁场的变化转化为正弦波频率的变化，灵敏度高；同时整个采样电路构成一个完整的回路，对主信号所带的杂波进行多次反馈放大、滤波，信号稳定性和一致性好。
Description
技术领域
本实用新型涉及采样电路技术领域，特别是涉及一种电感式传感器的信号采样电路。
背景技术
电感式传感器（Inductance type transducer，ITT）是利用电磁感应把被测的物理量如位移、压力、流量、振动等转换成线圈的自感系数和互感系数的变化，再由电路转换为电压或电流的变化量输出，实现非电量到电量的转换。
由铁心和线圈构成的将直线或角位移的变化转换为线圈电感量变化的传感器，又称电感式位移传感器。这种传感器的线圈匝数和材料导磁系数都是一定的，其电感量的变化是由于位移输入量导致线圈磁路的几何尺寸变化而引起的。当把线圈接入测量电路并接通激励电源时，就可获得正比于位移输入量的电压或电流输出。电感式传感器的特点是：①无活动触点、可靠度高、寿命长；②分辨率高；③灵敏度高；④线性度高、重复性好；⑤测量范围宽（测量范围大时分辨率低）；⑥无输入时有零位输出电压，引起测量误差；⑦对激励电源的频率和幅值稳定性要求较高；⑧不适用于高频动态测量。电感式传感器主要用于位移测量和可以转换成位移变化的机械量（如力、张力、压力、压差、加速度、振动、应变、流量、厚度、液位、比重、转矩等）的测量。
传感器的采样电路的作用是在某个规定的时刻接收输入电压，并在输出端保持该电压直至下次采样开始为止。现有的传感器采样电路常采样集成电路，其结构复杂，成本高。
实用新型内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种电感式传感器的信号采样电路，用于实现一种灵敏度高的传感器采样电路。
为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种电感式传感器的信号采样电路。
一种电感式传感器的信号采样电路，所述电感式传感器的信号采样电路包括：用以产生振荡频率的LC振荡单元；与所述LC振荡单元并联，用以产生信号频率随所述振荡频率的变化而变化的正弦波的正弦信号产生单元。
优选地，所述LC振荡单元包括并联的电容和电感。
优选地，所述正弦信号产生单元包括一放大器U3A，所述放大器U3A的反相输入端与所述电容的一端相连，放大器U3A的输出端与所述电容的另一端相连。
优选地，所述电感式传感器的信号采样电路还包括一幅值限制单元，所述幅值限制单元的输入端与所述正弦信号产生单元的输出端相连。
优选地，所述幅值限制单元包括一放大器U3B，所述放大器U3B的反相输入端与所述放大器U3A的同相输入端相连，所述放大器U3B的同相输入端与所述放大器U3A的输出端相连。
优选地，所述电感式传感器的信号采样电路还包括一与所述放大器U3B的输出端相连的相位补偿单元，所述相位补偿单元为电容。
优选地，所述电感式传感器的信号采样电路还包括一与所述相位补偿单元相连，且用以产生与正弦波频率相同的方波的方波产生单元。
优选地，所述方波产生单元包括一硅栅CMOS器件U4，所述硅栅CMOS器件U4的第1脚与所述相位补偿单元相连。
如上所述，本实用新型所述的电感式传感器的信号采样电路，具有以下有益效果：
本实用新型所述的采样电路将磁场的变化转化为正弦波频率的变化，灵敏度高；同时整个采样电路构成一个完整的回路，对主信号所带的杂波进行多次反馈放大、滤波，信号稳定性和一致性好。
附图说明
图1显示为本实用新型所述的电感式传感器的信号采样电路的结构示意图。
图2显示为本实用新型所述的电感式传感器的信号采样电路的电路原理示意图。
元件标号说明
1 LC振荡单元；
2 正弦信号产生单元；
3 幅值限制单元；
4 相位补偿单元；
5 方波产生单元。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。
请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
实施例
本实施例提供一种电感式传感器的信号采样电路，如图1所示，所述电感式传感器的信号采样电路包括LC振荡单元1、正弦信号产生单元2、幅值限制单元3、相位补偿单元4、方波产生单元5；其中，正弦信号产生单元2与所述LC振荡单元1并联；幅值限制单元3的输入端与所述正弦信号产生单元2的输出端相连；相位补偿单元4的一端与所述幅值限制单元3的输出端相连，另一端与所述方波产生单元5的输入端相连。
下面分别对各个单元分别进行描述。
所述LC振荡单元1用以产生振荡频率。更进一步，所述LC振荡单元的电路组成包括并联的电容C14和电感L2。
所述正弦信号产生单元2用以产生信号频率随所述振荡频率的变化而变化的正弦波。更进一步，所述正弦信号产生单元的电路组成包括一放大器U3A，所述放大器U3A的反相输入端与所述电容C14（或电感L2）的一端相连，放大器U3A的输出端与所述电容C14（或电感L2）的另一端相连。
所述幅值限制单元3的电路组成包括一放大器U3B，所述放大器U3B的反相输入端与所述放大器U3A的同相输入端相连，所述放大器U3B的同相输入端与所述放大器U3A的输出端相连。
所述相位补偿单元4的电路组成可以为电容C16。
所述方波产生单元5用以产生与正弦波频率相同的方波。更进一步，所述方波产生单元的电路组成包括一硅栅CMOS器件U4，所述硅栅CMOS器件U4的第1脚与所述相位补偿单元相连。
所述电感式传感器的信号采样电路的一种电路组成方式如图2所示，其中，并联的电容C14和电感L2构成了所述LC振荡单元。放大器U3A构成了所述正弦信号产生单元，所述放大器U3A的反相输入端与所述电容C14（或电感L2）的一端相连，放大器U3A的输出端与所述电容C14（或电感L2）的另一端相连。放大器U3B构成了所述幅值限制单元，所述放大器U3B的反相输入端与所述放大器U3A的同相输入端相连，所述放大器U3B的同相输入端与所述放大器U3A的输出端相连。电容C16构成了所述相位补偿单元。硅栅CMOS器件U4构成了所述方波产生单元，所述硅栅CMOS器件U4的第1脚与所述相位补偿单元相连。
图2所示的电感式传感器的信号采样电路的工作原理为：
硅栅CMOS器件U4用来产生方波信号。U4的1脚输入为以2.5V为基准的正弦波信号，经过U4中反相器的作用，U4的2、3、4、5、6脚输出为方波信号。其中2和3信号相同,4和5的信号相同。
L2为感应线圈，当该线圈与金属物距离变近时磁场强度变强。LC选频网络计算公式为
当L变化时，频率也发生变化。场强对距离的灵敏响应可以使该非接触式高度传感器灵敏度高。
放大器U3A为产生正弦波的电路，LC振荡频率发生变化时，放大器U3A的输出端（1脚）的正弦波信号频率发生变化，该信号被采样。放大器U3B为正弦波幅值限制电路，U3B输出的信号经过C16相位补偿后成为U4的输入信号。
本实用新型所述的电感式传感器的信号采样电路可以采样高度变化信号的电路，随着距离的变化信号输出端会输出一个与距离变化成比例变化的正弦波形。本实用新型所述的采样电路将磁场的变化转化为正弦波频率的变化，灵敏度高；同时整个采样电路构成一个完整的回路，对主信号所带的杂波进行多次反馈放大、滤波，信号稳定性和一致性好。
综上所述，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。
Claims (8)
1.一种电感式传感器的信号采样电路，其特征在于，所述电感式传感器的信号采样电路包括：
用以产生振荡频率的LC振荡单元；
与所述LC振荡单元并联，用以产生信号频率随所述振荡频率的变化而变化的正弦波的正弦信号产生单元。
2.根据权利要求1所述的电感式传感器的信号采样电路，其特征在于：所述LC振荡单元包括并联的电容和电感。
3.根据权利要求2所述的电感式传感器的信号采样电路，其特征在于：所述正弦信号产生单元包括一放大器U3A，所述放大器U3A的反相输入端与所述电容的一端相连，放大器U3A的输出端与所述电容的另一端相连。
4.根据权利要求3所述的电感式传感器的信号采样电路，其特征在于：所述电感式传感器的信号采样电路还包括一幅值限制单元，所述幅值限制单元的输入端与所述正弦信号产生单元的输出端相连。
5.根据权利要求4所述的电感式传感器的信号采样电路，其特征在于：所述幅值限制单元包括一放大器U3B，所述放大器U3B的反相输入端与所述放大器U3A的同相输入端相连，所述放大器U3B的同相输入端与所述放大器U3A的输出端相连。
6.根据权利要求5所述的电感式传感器的信号采样电路，其特征在于：所述电感式传感器的信号采样电路还包括一与所述放大器U3B的输出端相连的相位补偿单元，所述相位补偿单元为电容。
7.根据权利要求6所述的电感式传感器的信号采样电路，其特征在于：所述电感式传感器的信号采样电路还包括一与所述相位补偿单元相连，且用以产生与正弦波频率相同的方波的方波产生单元。
8.根据权利要求7所述的电感式传感器的信号采样电路，其特征在于：所述方波产生单元包括一硅栅CMOS器件U4，所述硅栅CMOS器件U4的第1脚与所述相位补偿单元相连。
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| CN110865531A (zh) * | 2019-11-20 | 2020-03-06 | 北京无线电计量测试研究所 | 基于非线性回归的时间间隔测量方法及*** |
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