[发明专利]无线无源LC谐振传感器检测电路及相应的信息获取方法

权利要求书

1.一种无线无源LC谐振传感器的信息检测电路，其特征在于，该电路包括：主控制器、直接数字频率合成器DDS、高速模数转换器ADC和差分驱动对称检测电路，其中：

所述DDS与所述主控制器和差分驱动对称检测电路连接，用于接收所述主控制器的控制信号并产生由所述控制信号决定的扫频信号，所述DDS产生的扫频信号输出至所述差分驱动对称检测电路；

所述差分驱动对称检测电路与所述DDS和ADC连接，用于接收所述DDS输出的扫频信号，提取并放大其读取线圈阻抗的相位变化，并将相位变化反馈信号输出至所述ADC；

所述ADC与所述差分驱动对称检测电路和所述主控制器连接，用于对于所述差分驱动对称检测电路输出的相位变化反馈信号进行模数转换处理，并将处理后得到的反馈信号输出至所述主控制器；

所述主控制器与所述DDS、高速模数转换器ADC连接，用于对所述DDS和ADC进行控制并对接收到的信号进行处理以确定当前LC谐振传感器的谐振峰频率。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述扫频信号为两路差分信号。

3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述差分驱动对称检测电路采用差分驱动对称检测网络拓扑结构。

4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述差分驱动对称检测电路包括参考电感L_ref、读取线圈L_read、第一差分信号放大电路A1、第二差分信号放大电路A2、输出信号放大电路A3，其中：

所述第一差分信号放大电路A1、第二差分信号放大电路A2的输入端分别连接由所述DDS输出的两路扫频信号A(W)、-A(W)，其输出端分别连接所述参考电感L_ref、读取线圈L_read的一端；

所述参考电感L_ref、读取线圈L_read的另一端相互连接，连接点作为所述输出信号放大电路A3的输入端，所述输出信号放大电路A3的输出端连接至所述ADC的输入端，以将输出信号B(W)发送至所述ADC。

5.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述主控制器包括数字信号处理器DSP和现场可编程器件FPGA，其中：

所述FPGA通过控制信号对所述DDS和ADC分别进行控制，以实现扫频信号和反馈信号的同步采样；

所述DSP基于所述ADC输出的相位变化反馈信号确定当前LC谐振传感器的谐振峰频率。

6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述DSP确定当前LC谐振传感器的谐振峰频率时，首先基于所述ADC输出的相位变化反馈信号通过DFT算法计算得到所述差分驱动对称检测电路的相位谱；然后将计算得到的相位谱与无LC谐振传感器时的系统相位谱相减实现相位谱的校准；然后采用FIR滤波器设计的数字序列与校准后的相位谱卷积完成数字滤波；最后通过峰值检测算法查找滤波后的相位谱中的最值来确定当前LC谐振传感器的谐振峰频率。

7.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，还包括显示器，所述显示器与所述主控制器连接，用于接收所述主控制器的控制信号来显示相关数据。

8.根据权利要求7所述的电路，其特征在于，所述数据包括所述主控制器的运行状态、当前LC谐振传感器的谐振频率以及LC谐振传感器的谐振频率变化曲线。

9.一种无线无源LC谐振传感器的信息获取方法，其特征在于，该方法包括：

步骤1，主控制器控制直接数字频率合成器DDS完成一次扫频输出，差分驱动对称检测电路提取并放大其读取线圈阻抗的相位变化，所述主控制器控制高速模数转换器ADC对相位变化反馈信号采样，并读取经过ADC处理的相位变化反馈信号；

步骤2，主控制器中的DSP根据所述步骤1处理得到的相位变化反馈信号根据DFT算法得到本次扫频的相位谱；

步骤3，利用所述步骤2得到的相位谱对系统相位谱进行更新；

步骤4，将待检测的LC谐振传感器放置于差分驱动对称检测电路中的读取线圈内，并重复所述步骤1-2；

步骤5，利用所述步骤4得到的相位谱与所述步骤3得到的系统相位谱进行相位谱校准；

步骤6，对于所述步骤5校准后的相位谱进行滤波；

步骤7，基于滤波后的相位谱，采用峰值检测算法得到所述LC谐振传感器的谐振峰频率。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述步骤5中的相位谱校准采用所述步骤4得到的相位谱与所述步骤3得到的系统相位谱进行相减的方式。