[发明专利]一种接触与非接触检测兼用的传感器电路

说明书

本发明公开了一种接触与非接触检测兼用的传感器电路，该电路包括电容Cx、电阻Re、电阻Rf、电阻R₁、电阻R₂和运算放大器。电容Cx的一端连接检测信号，其另一端连接运算放大器的同相输入端；电阻Re的一端连接运算放大器的同相输入端，其另一端接地；电阻Rf的一端连接运算放大器的同相输入端，其另一端连接运算放大器的输出端；电阻R₁的一端连接运算放大器的反相输入端，其另一端接地；电阻R₂的一端连接运算放大器的反相输入端，其另一端连接运算放大器的输出端。本发明的电路结构简单，具有接触检测和非接触检测兼用特征，可有效克服接触电阻变化或耦合电容变化引起的电路性能改变，并可有效降低由此产生的噪声。

技术领域

本发明涉及用于在各种应用中测量低频电压或电场信号的传感器检测电路，包括医学应用、环境监测、导航、超低频通信等领域，如生物电信号的测量，生化分析，超低频信源检测与定位、长途巡航等。

背景技术

低频(0.1Hz—10kHz)电信号检测方法有接触式和非接触式两大类。接触式或非接触式检测均需要克服信源阻抗变化对电路性能如灵敏度，检测带宽尤其低于1Hz低端截止频率等的影响，为此需要设计高输入阻抗检测电路。

在接触测量中，通常直接采用兆欧姆量级的电阻来提供高输入阻抗，然而当接触电阻即信源阻抗变化时，如变化百千欧量级，检测电路的灵敏度和带宽会有较明显的变化，尤其当接触电阻变化较快时，会相应的引入较大噪声。在非接触测量中，通常采用电容耦合方式进行检测，为了能够将信号较好地耦合到电路，对输入阻抗要求更高，通常需要吉欧姆量级的输入阻抗，且需要皮法量级输入电容，为此，已有检测技术通常采用自举，有源屏蔽，中和技术来实现极高输入阻抗和低输入电容，这样的技术比较复杂，实现超低频截止频率如生物电所需的0.1Hz低频截止频率比较困难，并且当耦合电容由于相对距离变化时，会容易引起较大的灵敏度和低端截止频率变化，同时引入由此产生的噪声。为此需要一种相对简单地电路，能较好地克服接触电阻变化或耦合电容变化对电路性能的影响，从而减少其变化引入的噪声。

目前，接触检测电路和非接触检测电路是分别采用不同的电路来实现的，还没有一种电路即可用于接触检测，也可用于非接触检测。而在实际应用中，若能将接触检测电路和非接触检测电路用一种电路来实现，对传感器的应用将有重要的推进作用，如正处于爆发前夜的可穿戴设备。

发明内容

本发明为了克服上述问题，提出一种新型传感器电路，这种电路的结构简单，即可用于接触测量，也可用于非接触测量。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种接触与非接触检测兼用的传感器电路，该电路包括电阻Re、电阻Rf、电阻R₁、电阻R₂和运算放大器，所述电阻Re的一端连接运算放大器的同相输入端，其另一端接地；所述电阻Rf的一端连接运算放大器的同相输入端，其另一端连接运算放大器的输出端；所述电阻R₁的一端连接运算放大器的反相输入端，其另一端接地；所述电阻R₂的一端连接运算放大器的反相输入端，其另一端连接运算放大器的输出端；其中，R₁R_f/R₂的值大于电阻Re的值；所述电路还包括电容Cx，所述电容Cx的一端连接检测信号，其另一端连接运算放大器的同相输入端。

进一步地，所述电路中，电阻Re、电阻Rf、电阻R₁和电阻R₂的温度系数均小于50ppm/℃，或者均采用正温度系数电阻且电阻R₂的正温度系数大于电阻Re、电阻Rf和电阻R₁的正温度系数。