[发明专利]一种利用电感式感应的压力传感器及传感方法

权利要求书

1.一种利用电感式感应的压力传感器，包括：

感应器(1)，包括具有预设谐振频率的LC谐振器(11)以及可随外界压力产生形变并与该LC谐振器分离的金属应变片(12)；

电感数字转换模块(2)，与所述感应器(1)的输出端相连；

微控制器模块(3)，与所述电感数字转换模块(2)的输出端相连；

参考时钟(4)，提供参考时钟频率；以及

其中，所述电感数字转换模块(2)进一步包括：

感应器驱动模块(21)，与所述感应器(1)相连，驱动并调节所述感应器(1)的LC谐振器(11)使其震荡幅度保持在恒定水平上；

阻抗和电感测量模块(22)，与所述感应器驱动模块(21)相连，测量所述LC谐振器(11)的阻抗和谐振频率；

阈值比较器(23)，与所述阻抗和电感测量模块(22)相连，将阻抗和电感测量模块(22)的测量结果与预设的阈值进行比较；

高分辨率电感测量模块(24)，与所述感应器驱动模块(21)相连，测量所述LC谐振器(11)的谐振频率；

寄存和逻辑器(25)，与所述阻抗和电感测量模块(22)以及高分辨率电感测量模块(23)相连，暂存指令、数据和位址并对电感测量模块(22)以及高分辨率电感测量模块(23)的测量结果进行数字化转换；

通信接口(26)，电感数字转换模块(2)通过所述通信接口(26)与微控制器模块(3)相连。

2.根据权利要求1所述的利用电感式感应的压力传感器，其中所述阻抗和电感测量模块(22)的测量和高分辨率电感测量模块(24)的测量异步进行。

3.根据权利要求1所述的利用电感式感应的压力传感器，其中所述电感数字转换模块(2)还包括可变增益放大器。

4.根据权利要求1所述的利用电感式感应的压力传感器，其中所述通信接口(26)为串行外设接口(SPI)。

5.一种利用电感式感应的多路压力传感器，包括：

多个感应器(1)，每一个感应器(1)均包括具有预设谐振频率的LC谐振器(11)以及可随外界压力产生形变并与该LC谐振器分离的金属应变片(12)；

电感数字转换模块(2)，与所述感应器(1)的输出端相连；

微控制器模块(3)，与所述电感数字转换模块(2)的输出端相连；

参考时钟(4)，提供参考时钟频率；以及

其中，所述电感数字转换模块(2)进一步包括：

多个感应器驱动模块(21)，驱动并调节所述感应器(1)的LC谐振器(11)使其震荡幅度保持在恒定水平上；以及

通信接口(26)，电感数字转换模块(2)通过所述通信接口(26)与微控制器模块(3)相连；

处理核心(27)，含有：

阻抗和电感测量模块(22)，与所述感应器驱动模块(21)相连，同时测量所述LC谐振器(11)的阻抗和谐振频率；

阈值比较器(23)，与所述阻抗和电感测量模块(22)相连，将阻抗和电感测量模块(22)的测量结果与预设的阈值进行比较；

高分辨率电感测量模块(24)，与所述感应器驱动模块(21)相连，测量所述LC谐振器(11)的谐振频率；

寄存和逻辑器(25)，与所述阻抗和电感测量模块(22)以及高分辨率电感测量模块(24)相连，暂存指令、数据和位址并对电感测量模块(22)以及高分辨率电感测量模块(24)的测量结果进行数字化转换；

多路器(28)，连接感应器驱动模块(21)和处理核心(27)，为活动通道排序。

6.根据权利要求5所述的利用电感式感应的多路压力传感器，其中所述阻抗和电感测量模块(22)的测量和高分辨率电感测量模块(24)的测量异步进行。

7.根据权利要求5所述的利用电感式感应的多路压力传感器，其中所述电感数字转换模块(2)还包括可变增益放大器。

8.根据权利要求5所述的利用电感式感应的多路压力传感器，其中所述通信接口(26)为两线式串行总线(I²C)。

9.一种利用电感式感应的压力传感方法，包括以下步骤：

(1)提供具有预设谐振频率的感应器；

(2)通过感应器驱动模块向所述感应器提供AC电流以产生磁场；

(3)在外界压力改变时，通过感应器驱动模块调节感应器的振荡幅度使其保持在恒定水平上；

(4)监测注入感应器中的能量，计算所述感应器的等效并联电阻R_P；

(5)通过与参考频率f_REF的比较获得感应器的振荡频率f_SENSOR；

(6)对测量出的等效并联电阻R_P和振荡频率f_SENSOR进行数字化转换；

(7)对等效并联电阻R_P和振荡频率f_SENSOR的测量结果和预设的阈值进行比较，输出开关信号。