[发明专利]一种单线圈钢弦激发及接收电路

说明书

技术领域

本发明涉及振弦传感器，具体涉及一种单线圈钢弦激发及接收电路。

背景技术

单线圈钢弦激发及接收电路是与单线圈钢弦传感器配套使用的一个部件，对保证能测到传感器振弦频率起着关键作用。以往其他厂家，或用充电电容器放电产生电流脉冲激发钢弦振动，或用十分复杂的电路产生扫频脉冲激发钢弦振动。

中国专利“单线圈电流型振弦式传感器和激发器”，申请号98122129.7，公开了一种单线圈电流型振弦式传感器和激发器，其构造是在传感器壳体里的工作膜上有与其绝缘的钢弦，钢弦中部旁边设置一个磁感线圈，钢弦的两端和线圈的两端分别连接在由差分放大器等元件组成的激发器上，激发器安装在二次仪表中或设置在壳体内。该种传感器和激发电路虽在名称上与本发明有相关之处，但它是将激发电流通过钢弦，使钢弦受磁场力作用而振动，在线圈中感应产生振动电压信号，放大后形成电流脉冲再送到钢弦上，正反馈加强其振动，达到自激激发钢弦形成稳定的连续振动，然后进行测频。本发明则属于他激式钢弦激发、接收电路：先将持续时间很短的扫频脉冲电流输入磁感线圈，磁力脉冲推动钢弦使之起振，形成一个衰减的钢弦振动，钢弦振动再在磁感线圈中感生电压信号，放大后送测频电路测频。可见两者是完全不同类型的激发电路。

现有技术中的单线圈激发电路所存在的主要缺点是：(1)老式的电容充电放电式激发，所需电压高放电电流大，设备体积大，而激发效果差；(2)新式的扫频激发电路，虽也利用了共振原理，电压低电流小激发效果较好，但相对本发明，该扫频激发电路十分复杂，仪器价格昂贵；并且从800Hz到3500Hz须分5档；所用电缆也不能太长。

发明内容

本发明所要解决的问题是：如何提供一种单线圈钢弦激发及接收电路，它能以简单的方案产生峰值恒定(但可调)的扫频电流脉冲，能可靠地激发钢弦振动；接收电路能可靠地接收放大钢弦振动信号，提供测频；而且连接传感器中线圈与激发接收电路的双绞电缆可长达数千米(有些场所还可不用双绞线)，电缆长短对测量钢弦频率无影响。

本发明所提出的技术问题是这样解决的：提供一种单线圈钢弦激发及接收电路，连接单线圈钢弦传感器中线圈，其特征在于，包括：

单片机恒流脉冲产生电路与所述线圈连接，用于激发所述单线圈钢弦传感器中的钢弦起振；

按照本发明所提供的单线圈钢弦激发及接收电路，其特征在于，还包括：差动放大电路，其两输入端分别连接所述线圈的两端，用于放大钢弦振动在线圈中感应的电压信号。其中：

所述单片机恒流脉冲产生电路，其特征在于，包括单片机扫频信号发生器与限流式(可调)恒流功放。

所述单片机恒流脉冲产生电路输出端通过一对双绞线连接到单线圈钢弦传感器中线圈。

所述差动放大电路包括差动运放电路、其两输入端各自的隔直电容及电阻衰减网络。

所述差动运放电路与隔直电容之间接有电阻衰减网络。所述电阻衰减网络包括第一电阻R₁、第二电阻R₂和第三电阻R₃，第二电阻R₂的两端分别连接差动运放电路的同相输入端和反向输入端；第一电阻R₁的一端接差动运放电路的反相输入端，另一端接公共端，第三电阻R₃的一端接差动运放电路的同相输入端，另一端接公共端；

所述差动放大电路输出端，即差动运放电路的输出端，连接同相驱动电路。

按照本发明所提供的单线圈钢弦激发及接收电路，其特征在于，所述激发及接收电路不与大地及电网直接连接。

本发明有益效果在于：与传统技术相比有以下优点：(1)每发送一次扫频恒流脉冲序列的过程中，当脉冲的频率接近钢弦固有频率时，脉冲电流通过线圈产生的磁力脉冲将引起钢弦的强烈共振，激发效果远超过电容器放电的单个大电流脉冲；(2)用单片机运行程序产生扫频信号，电路特别简单，扫频信号可完全重复再现，稳定可靠；(3)扫频信号经限流式恒流电路进行功率放大，产生峰值恒定的扫频电流脉冲，可保证激发能力不受电缆长短影响；(4)电源电压Vcc可根据电缆长度选择，电流峰值可调节电阻W予以改变，故可适用于各种长短电缆以及线圈电阻不同的各种单线圈钢弦传感器。(5)将线圈经一对双绞线通过电容(隔离直流)连接到接有电阻衰减网络的差动高增益运放电路的输入端，可保证钢弦在线圈中的感应电压信号，不受外界电磁干扰影响，能可靠地由差动高增益运放电路充分放大，经同相驱动器隔离输出矩形波电压，波形峰值保持满幅度1～2秒，便于单片机多倍周期同步法精确测量频率。(6)从800Hz到3500Hz作为一档，无需分为5档。

附图说明