[发明专利]一种压电声波阵列化传感器信号测试系统

说明书

技术领域

本发明涉及电子学测试领域和信号处理技术，具体涉及的是一种压电声波阵列化传感器信号测试系统。 

背景技术

    压电声波传感器利用压电材料的压电效应及声波信号在传感器中的传递特性实现对物理量的测量。传感器在不同环境下的频率特性具有显著差异，实现很高的检测灵敏度。使用压电声波传感器进行检测的原理及过程如下： 

利用扫频方法确定传感器的特征频率 ，在处幅频特性曲线有最大值，相频特性曲线显示的相位值为。

以为中心选取合适带宽（一般选取为），保证带内相频特性曲线具有单调特性。 

在外界环境影响下，相频特性曲线发生偏移，相位值为的频率点从偏移至，表征了传感器变化量。 

目前使用压电声波传感器的测试系统应用在包括生物医学、化学工业、环境检测、军事、反恐等多个领域，其具有的高分辨率、高灵敏度、高稳定性等优势已被广泛认识，具有良好的应用前景。 

    目前基于压电声波传感器尤其是阵列化传感器的应用尚不成熟。一方面，大量压电声波传感器的应用还处在实验室阶段，使用的大型测试设备便携性不足难以满足现场测试需求；另一方面，投入应用的压电声波传感测试系统有着测试通量低、速度慢的缺陷，单台设备一次只能实现单个检测，不能满足压电声波阵列化传感器的测试需求。因此，需要一种小型化、具备大通量测试和快速测试能力的压电声波阵列化传感器信号测试系统。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种压电声波阵列化传感器信号测试系统，能适应多通道、列阵化传感器的需求快速完成传感器信号测试。 

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现： 

 一种压电声波阵列化传感器信号测试系统，包括主控芯片FPGA，所述主控芯片FPGA控制基准信号源产生高精度正弦信号进入多路选通动作器和参比传感器，所述多路选通动作器通过压电声波阵列化传感器连接多路选通同步器，所述参比传感器和所述多路选通同步器将信号传输至信号解调单元，所述信号解调单元将两个信号比较后传输至高速A/D单元，所述高速A/D单元将数字信号传输至所述主控芯片FPGA，所述多路选通同步器连接多路选通控制器，所述多路选通控制器连接所述多路选通动作器和主控芯片FPGA。 

进一步的，主控芯片FPGA通过连续改变基准信号源的激励频率，记录压电声波阵列化传感器的频率特性变化。 

进一步的，使用参比传感器减弱了温度对测试结果的影响。 

本发明的有益效果是: 

本发明能满足多通道、阵列化环境下的压电声波传感器信号测试要求，本发明的仪器几何尺寸能方便地控制在内，设备重量低于900，因此具备良好的便携特性。

附图说明

图1是压电声波阵列化传感器信号测试原理图； 

图2是压电声波阵列化传感器信号测试系统的框架原理图；

    图3是压电声波阵列化传感器信号测试系统中高精度激励信号合成原理图；

图4是压电声波阵列化传感器信号测试系统详细结构图。

图中标号说明：1、主控芯片FPGA，2、基准信号源，3、多路选通控制器，4、压电声波阵列化传感器，5、信号解调单元，6、高速A/D单元，7、多路选通动作器，8、多路选通同步器，9、DDS模块，10、信号整形模块，11、基准信号，12、阻抗匹配单元，13、功率采样模块，14、功率控制器，15、信号发生单元，18、参比传感器。 

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。 

参照图2所示，一种压电声波阵列化传感器信号测试系统，包括主控芯片FPGA1，所述主控芯片FPGA1控制基准信号源2产生高精度正弦信号进入多路选通动作器7和参比传感器18，所述多路选通动作器7通过压电声波阵列化传感器4连接多路选通同步器8，所述参比传感器18和所述多路选通同步器8将信号传输至信号解调单元5，所述信号解调单元5将两个信号比较后传输至高速A/D单元6，所述高速A/D单元6将数字信号传输至所述主控芯片FPGA1，所述多路选通同步器8连接多路选通控制器3，所述多路选通控制器3连接所述多路选通动作器7和主控芯片FPGA1。 

本实施例的工作原理如下： 

在测试前压电声波传感器特性频率如图1实线所示，特征频率为，对应的相位为 ，进行测试时传感器的幅频特性、相频特性都发生了改变（虚线），对应的频率偏移至，则为所需的测试数据。