PVDF壓電傳感器信號調理電路設計

壓電傳感器

壓電傳感器

引言旋轉導向閉環(huán)鉆井技術是20世紀末發(fā)展起來的一項尖端自動化鉆井技術,它將計算機控制技術揉合于鉆井工具,代表了當今世界鉆井技術發(fā)展的最高水平。對于旋轉導向鉆井系統(tǒng)的理論研究,國外從80年代末期就開始了,鉆井科學家研制一些

評述了光纖電壓傳感器研究的現(xiàn)狀,對其系統(tǒng)進行了研究與設計,分析了光纖電壓傳感器的檢測原理及系統(tǒng)構成、信號調理電路的系統(tǒng)結構和光纖收發(fā)模塊原理.

第4章常用傳感器及典型 調理電路設計 4.1傳感器概述 1.傳感器的定義 能感受規(guī)定的被測量并按一定的規(guī)律轉換成可用 輸出信號的器件或裝置。 傳感器處于測量系統(tǒng)的最前端，起著獲取信息與轉換 信息的重要作用。 傳感器對規(guī)定的被測量具有最大的靈敏度和最好的選 擇性。 2.傳感器的分類： 按被測量的性質分類 機械量位移、力、速度、加速度、重量等； 熱工量溫度、壓力、流量、液位、物位、流速等； 化學量濃度、粘度、濕度、氣體的組分、液體的組分等； 光學量光強、光通量、輻射能量等； 生物量血糖、血壓、酶等； 按輸出量的性質分類 電參數(shù)型傳感器：輸出量為電參量，如電阻式、電感式和電容式 電量型傳感器：輸出量為電量，如熱電式、壓電式、磁電式等。 按能量關系分類 能量轉換型如熱電偶、光電池等。 能量控制型如r、l、c電參數(shù)型傳感器。 4.2熱電阻型溫度傳感器及其調理電路 4.2.1熱

傳感器設計是遠場渦流檢測系統(tǒng)的核心與關鍵。結合仿真與實驗研究遠場渦流傳感器與信號調理電路的優(yōu)化設計方法:采用電磁屏蔽、磁路,以縮短探頭長度、增強檢測信號;采用組合濾波與正交鎖相放大電路,以增強微小缺陷的檢測能力;采用同態(tài)濾波以及誤差修正等數(shù)字信號處理技術,以提高檢測結果可靠性。實驗結果表明,上述方法對于提高系統(tǒng)性能行之有效。

論文介紹了電磁流量計的信號調理電路,它是高精度電磁流量計的關鍵部分。詳細闡述了儀用放大器,低通濾波電路和信號放大電路的設計,說明了根據(jù)要求所設計的電路結構及功能。并且突出了低功耗設計。

本文給出一種基于壓電傳感器的旋轉機械振動信號測量系統(tǒng)設計方法,為消除信號處理電路對振動信號頻率特性的影響,提出一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡的信號處理電路頻率特性建模方法,根據(jù)該模型對測量通道進行在線補償,大大提高了信號測量的精度。

瞬變電磁法是目前地球物理勘探領域里一種新興的測量方法。它是在一次場衰減完之后觀測二次場的時間域的勘探方法,然而其響應信號非常微弱,這就對調理電路的要求非常高。設計了一種能夠放大有用信號、同時抑制噪聲信號的調理電路。電路由前置放大電路、濾波電路和中間級放大電路組成。電路中,不僅通過選用合適的濾波電路來提高精度以及截止頻率的穩(wěn)定性,還通過制作良好的pcb和選擇高精度器件來降低噪聲的影響。通過實驗,證明了調理電路的整體性能指標達到設計要求,從而方便了信號的后續(xù)處理。

雨天動水壓力的存在,不僅造成瀝青路面易于出現(xiàn)水損害,加快路面使用性能衰減,而且影響到汽車行駛安全,準確測量動水壓力數(shù)值的大小是研究其危害的有效途徑。介紹壓電傳感器的基本原理。基于壓電傳感系統(tǒng)能夠保證對結構動態(tài)壓電數(shù)據(jù)的連續(xù)采集,通過自制的壓電傳感器和設計的標定與實驗方案來分析實時采集的動態(tài)壓電數(shù)據(jù)。研究結果表明:動水壓力數(shù)值隨著車速的增大而增加,車速為96km/h時,動水壓力達到0.35mpa,壓電傳感器在測量動水壓力中的應用將有助于解決或減輕瀝青路面的水損害。

針對陣列聲波測井儀高溫、高噪聲的作業(yè)環(huán)境,采用模擬濾波、低噪聲設計和優(yōu)化的布局布線等技術設計陣列聲波信號調理電路,以實現(xiàn)波形模式選擇、程控增益放大、可選頻帶帶通濾波等功能。為抑制高頻噪聲干擾以及降低電路自身的噪聲影響,著重分析和設計了低噪聲前置預放大電路和可選頻帶帶通濾波器。實踐表明,該調理電路噪聲小,有較強的噪聲抑制能力,通道間波形一致性較好,能在高溫環(huán)境下穩(wěn)定可靠地工作。

傳感器信號處理電路

液位傳感器信號電路 在液位傳感器的開發(fā)應用中，常常會遇到所需的變送器的輸出與已有的變 送器的輸出不同，或用戶已有的變送器的輸出不能滿足新的需求，這就需要改 變變送器原來的輸出，為了滿足多種客戶的需求，就需有多種輸出的變送器。 例如：作為二型表，標準輸出多為0～10ma,或0～10v，而目前應用的三型表， 卻是4～20ma或1～5v的，它們之間如何變換，是我們必須解決的問題。 1、溫度漂移的處理 傳感器的溫度漂移可分為零點溫度漂移和靈敏度溫度漂移。零點溫漂即傳感 器不受壓時的輸出由溫度變化引起的漂移，在傳感器的應用中，經(jīng)常用恒流供 電，零點及其溫漂的補償方法可用電阻串并聯(lián)法。 流供電橋路的傳感器，液位傳感器靈敏度溫度補償通常采用的電路如圖2所 示。其中r的網(wǎng)路中rt為溫度系數(shù)與靈敏度溫漂同向的熱敏電阻， rs、rp、rz為溫度系數(shù)可忽略的電阻，用來調整rt的溫度

收稿日期:2010-09-27 基金項目:甘肅省科技廳自然基金項目(0803rjza099) 氣體傳感器靜態(tài)測試系統(tǒng)電路設計 馬宏偉,陳小通,祁昌禹,張紅霞,李工農,韓根亮 (甘肅省科學院傳感技術研究所,甘肅,蘭州730000) 摘要:研究了一種氣體傳感器靜態(tài)測試系統(tǒng)的電路設計原理和測量方法.采用匹配電阻串聯(lián)分 壓的測試原理和微處理器程序控制技術,設計了匹配電阻自動切換電路和高精度工作電源、加熱電 源電路.提高了系統(tǒng)測試精度和測試范圍.系統(tǒng)測試電路簡單可靠;電源電壓連續(xù)可調,可適應不同 種類氣體傳感器的測試需求. 關鍵詞:氣體傳感器;匹配電阻;電阻分壓法;多路測試 中圖分類號:tp206+.1文獻標志碼:a文章編號:1004-0366(2010)04-0124-05 thecircuit

過套管電阻率測井響應信號極其微弱,對前置放大電路的設計要求極高。設計了一種能夠放大有用信號,同時抑制噪聲的信號調理電路。給出了低噪聲電源電路、低噪聲前置放大器電路、濾波電路和中間級放大電路的原理及實現(xiàn)方法。通過器件選擇和良好的pcb設計降低了噪聲的影響。采用了二階巴特沃斯濾波器電路,使濾波器的截止頻率穩(wěn)定,并具有較高的精度。實驗測量表明,該調理電路的整體性能指標達到設計要求。

針對聲學靶裝置中采用的一種激波傳感器,設計了相應的傳感器輸出信號轉換、處理電路,該信號處理電路由電荷放大電路和濾波電路組成。采用運算放大器opa604設計了電荷放大電路,信號濾波電路采用集成有源濾波器uaf42進行設計。經(jīng)實彈測試驗證,利用該信號處理電路,得到了較好的彈丸激波壓力波形。

管道泄漏檢測的可靠性主要取決于泄漏信號的信噪比,泄漏信號信噪比的提高主要由傳感器和對信號的處理方法決定。在定量分析的基礎上,得出了基于壓電傳感器的管道泄漏檢測方法具有比基于壓力傳感器的負壓波法更高的泄漏信號信噪比。通過信號分析,論證了平滑濾波對于提高泄漏信號信噪比的必要性,提出了用區(qū)間信號能量來突出泄漏信號的方法。分析比較了實際檢測信號幅值、區(qū)間信號能量和區(qū)間信號平均能量的平方3種方法下泄漏信號的信噪比,提出了用基于區(qū)間信號平均能量平方的順序能量比率法進行管道泄漏信號識別的方法。結果表明該方法可以極大地提高泄漏信號信噪比和泄漏檢測可靠性。

詳細介紹了壓力傳感器混合信號調理電路的設計,使用經(jīng)典的三運放方式組成儀表放大電路,實現(xiàn)了模擬量的放大輸出及歸一化,采用二階有源濾波電路抑制噪聲的干擾,使用avr單片機對模擬信號進行采樣處理并控制開關量的輸出,采用數(shù)字濾波、開關量閾值等方法保證控制的精度。設計了上位機的通訊軟件,使用rs232通訊實現(xiàn)遠程實時設定。設計電路模擬量輸出為0.5~4.8v,輸出紋波小于20mv,可以實現(xiàn)多路開關量的控制,控制的壓力閾值為20kpa.

在飛行器地面試驗中,新型icp脈動壓力傳感器常用來測量飛行器與發(fā)射筒之間的關鍵位置表面由于空氣脈動產生的脈動壓力參數(shù);icp脈動壓力傳感器工作時需要恒流源供電,同時其輸出信號不能滿足大多數(shù)模數(shù)轉換芯片對于輸入電壓的要求,針對以上問題,提出了一種基于新型icp脈動壓力傳感器的信號調理電路,并詳細介紹了電源電路、脈動壓力信號調理電路等模塊的設計原理和方法;測試結果表明該設計能夠滿足新型icp脈動壓力傳感器3.4ma恒流源供電需求,并且能準確地將其輸出電壓信號調理為0.366~2.13v,符合ad7667轉換范圍要求,同時能有效地濾除信號中混入的9.6khz以上的高頻噪聲以及橢圓型高階低通濾波器自身引入的開關噪聲;該信號調理電路可靠性高,已經(jīng)成功應用于飛行器地面發(fā)射試驗中。

基于壓電傳感器ac192設計了一種信號讀取電路,用于橋梁道路以及機械動力系統(tǒng)健康狀態(tài)監(jiān)控與檢測。該信號讀取電路主要用于壓電傳感器振動時微弱信號的檢測,轉換成數(shù)字信號前進行濾波轉換信號的調理等利用mcu控制多路復用開關解決了系統(tǒng)多頻段場合使用問題,用加入高通偏置電壓方法實現(xiàn)了單電源供電高通有源濾波,從而使整個系統(tǒng)更加穩(wěn)定。該電路經(jīng)過實際應用檢測,符合現(xiàn)場診斷要求。

為了提高壓電傳感器的固有頻率,減小傳感器的體積,采用高輸入阻抗的儀表放大器,設計研究了用于壓電傳感器的放大電路,通過改變放大電路輸入回路偏置電阻的電阻值,得到了比常規(guī)方法更加簡單、有效的簡單放大電路,實現(xiàn)了小體積下的一體化壓電傳感器較好的頻率響應和良好的線性度。

該文闡述了專門針對壓力傳感器的信號調理電路的設計。本論文從誤差分析,力傳感器的選定和放大電路的設計三個方面闡述該電路設計思路,重點闡述了放大電路部分的設計過程,參數(shù)計算、誤差及溫漂控制,對部分電路進行了系統(tǒng)仿真,仿真結果表明設計方案工作穩(wěn)定可靠、噪聲小,抗干擾能力強,能保證該信號達到后續(xù)電路的接收要求。