[发明专利]一种水下动态压力传感器信号调理电路

说明书

技术领域

本发明属于电子测量技术领域，具体涉及一种水下动态压力传感器信号调理电路。

背景技术

在航天、航空、武器、船舶等领域，压力传感器被广泛应用。一般航天遥测压力传感器主要测量缓变压力信号，频响范围多为100Hz以下。在一些特殊测量环境下，如水下的空泡溃灭压力，该压力冲击上升时间快，持续时间短，峰值压力高，频响一般能够达到上千赫兹，即所谓的高频动态压力。动态压力信号的测量对表面载荷分析及验证具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供了一种可靠性和安全性高的水下动态压力传感器信号调理电路，用来匹配采用近于齐平安装的薄膜应变式压力敏感元件；可以实现0—5kHz频段水下动态压力信号测量。

本发明的技术方案是：

一种水下动态压力传感器信号调理电路，包括电源电路、放大滤波电路和输出接口电路，电源电路为放大滤波电路提供稳定的+15V和-15V电源；电源电路为压力传感器的敏感元件提供稳定的+10V电源；放大滤波电路包括零位及满量调试电路和8阶巴特沃斯低通滤波电路，压力传感器的敏感元件的正输出信号V₊、负输出信号V_-分别输入至零位及满量调试电路，零位及满量调试电路的电压输出信号Vout2输入至8阶巴特沃斯低通滤波电路，8阶巴特沃斯低通滤波电路输出的滤波后的电压信号输入至所述输出接口电路；

电源电路包括整流二极管V1-V2、电阻R1-R2，电容C1-C8、三端基准源G1；供电电源的+15VIN端与整流二极管V1的阳极相连，整流二极管V1的阴极与电阻R1的一端相连，电阻R1的另一端分别与三端基准源G1的输入端、电容C2的一端、电容C3的一端相连，通过所述电容C3的一端输出稳定的+15V电源，电容C2的另一端与电容C3的另一端相连后与供电电源的GND端相连，电容C2的另一端与电容C7的一端相连，电容C7的另一端与电阻R2的一端相连，电容C3的另一端与电容C8的一端相连，电容C8的另一端与电阻R2的一端相连，通过所述电容C8的另一端输出稳定的-15V电源，电阻R2的另一端与整流二极管V2的阳极相连，整流二极管V2的阴极与供电电源的-15VIN端相连，供电电源的+15VIN端通过电容C1连接机械地JXD、供电电源的-15VIN端通过电容C6连接机械地JXD，供电电源的GND端通过电容C5连接机械地JXD，通过三端基准源G1的输出端输出稳定的+10V电源，三端基准源G1的输出端通过电容C4与三端基准源G1的地端相连，三端基准源G1的地端与供电电源的GND端相连；

零位及满量调试电路包括用于零位调试的差动放大电路和用于满量调试的反相放大电路，其中所述差动放大电路包括电阻R3-R7、电阻R6T、放大器N1A；所述反相放大电路包括电阻R8-R11、电阻R10T、电容C9和放大器N1B；压力传感器敏感元件的负输出端V_-通过电阻R3与放大器N1A的负输入端相连，同时放大器N1A的负输入端通过电阻R5与放大器N1A的输出端相连、敏感元件的正输出端V₊通过电阻R4与放大器N1A的正输入端相连，同时放大器N1A的正输入端与电阻R6的一端相连，电阻R6的另一端与电阻R6T和R7串联后接地；放大器N1A的输出端通过电阻R8与放大器N1B的正输入端相连，放大器N1B的负输入端与电阻R9的一端相连，电阻R9的另一端接地；放大器N1B的负输入端通过电容C9与放大器N1B的输出端相连；放大器N1B的输出端与电阻R11的一端相连，通过电阻R11的另一端输出零位及满量调试电路的输出信号Vout2；放大器N1B的负输入端与电阻R10的一端相连，电阻R10的另一端与电阻R10T的一端相连，电阻R10T的另一端与所述电阻R11的另一端相连；

所述8阶巴特沃斯低通滤波电路由四级2阶巴特沃斯低通滤波器串联而成，第一至第三级2阶巴特沃斯低通滤波器采用同类型的二阶单位增益压控电压源型滤波电路，第四级2阶巴特沃斯低通滤波器在二阶单位增益压控电压源型滤波电路的基础上增加由电容C18与电阻R20组成的防自激电路；第四级2阶巴特沃斯低通滤波器的放大器N2D的负输入端通过电容C18与放大器N2D的输出端相连，放大器N2D的输出端通过电阻R20输出滤波后的电压信号；