[发明专利]一种基于正交锁相放大器的ACFM检测电路

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种基于正交锁相放大器的ACFM检测电路，适用于检测领域。

背景技术

扰动磁场检侧技术(ACFM)是一种在涡流检测和漏磁检测基础上发展的新兴的无损检测技术。其原理是交流电场在工件中感应出均匀的交变电流，材料中的缺陷、裂纹、疲劳损伤将改变其周围感应电流的分布，从而改变其表面感应磁场的分布，通过检测工件表面由缺陷引起的磁场扰动，实现对缺陷的评定。ACFM技术有很多优点，可广泛应用于航空航天、电力、铁路、石油、管道和压力容器等行业，尤其适于海上平台，水下结构等构件的在役定期检查。锁定放大技术的基本原理就是利用相关检测技术，基于互相关原理，使输入待测的微弱信号与频率相同的参考信号在相关器中实现互相关，从而将深埋在大量的非相关噪声中的微弱有用信号检测出来，同时达到抑制干扰的作用。锁定放大电路的基本原理就是利用相关检测技术，基于互相关原理，使输入的待测微弱周期信号与频率相同的参考信号在相关器中实现互相关，从而将深埋在大量的非相关噪声中的微弱有用信号检测出来，同时达到抑制干扰的作用。它和一般的交流放大电路不同，输出的信号并不是对待测信号的简单放大，而是把待测信号中与参考信号同步的那部分信号放大检测出来，并变成直流信号。锁定放大器(LIA)是以相关器为核心的微弱信号检测仪器，它能在强噪音情况下检测微弱信号的幅值和相位。

发明内容

本发明提供一种基于正交锁相放大器的ACFM检测电路，电路能够很好地与其他水质仪器兼容，充分发挥了通用分组无线业务GPRS数据传输的优势，系统软硬件可裁剪，能适应实际应用中水质监控站多功能、高可靠性、低成本、小体积、低功耗等要求。

本发明所采用的技术方案是。

基于正交锁相放大器的ACFM检测电路由检测信号处理电路、相关器电路、移相电路组成。

所述检测信号处理电路包括检波电路、AD620前置放大电路。霍尔传感器检测到的信号是一个叠加在直流电压2.5 V上的叠加信号，在进入正交锁定放大器前应去掉Vm中的直流成分。然后通过一个前置放大电路，以及一个二阶有源高通滤波电路，滤波器用以滤去50 Hz的工频干扰，前置放大器用于对微弱信号实现放大。主要技术指标是实现低噪声和对微弱信号的放大(100-1000倍)。AD620前置放大电路选用低功耗、高精度的仪表放大器AD620作为系统的前置放大器。它具有良好的直流特性和交流特性，能够保证高增益精密放大所需的低失调电压、低失调电压漂移和低噪声等性能指标，体积小、连接简单，只用1只外阻就能设置放大倍数。

所述相关器电路中，U1为放大电路，放大倍数为1,10,100。放大器U2和U3及2个场效应管组成并串联开关式乘法器。U2输出的信号分成2路，一路经2C1隔直后输给U2的负相端，放大负一倍。另一路输给U3放大>2倍。通过2C2和2C3隔直后被由参考信号控制的场效应管并串联开关同步接通或断开与上一路信号在U2中相减，从而完成了相乘的功能或称相敏检波(PSD)参考信号是1:l的方波，经放大器Us放大去控制场效应管开关Q2，并在经U6反相后控制场效应管开关Q1, Q1和Q2组成并串联开关，U3的输出信号在参考信号的半个周期内导通输给U2，半个周期内断开。PSD拾出信号经U4组成的低通滤波器滤去各次谐波，保留直流成分。低通滤波器的等效噪音带宽(即Q值)可选为0.1s,1s,10s。

所述移相器由两级运算放大器构成，其中，运算放大器A1与移相网络R4、R5,C4 ,Rpi, R6构成微分电路。令R4=R5，当输入信号频率为0(直流)时，C4相当于开路，相移为0；当输入信号频率很高时，C4相当于短路，电路成为反相器，相移为180度，调节Rpi可实现超前0-180度的相移。A2、R7,R8、R9、C5可实现滞后移相。

本发明的有益效果是：电路能够很好地与其他水质仪器兼容，充分发挥了通用分组无线业务GPRS数据传输的优势，系统软硬件可裁剪，能适应实际应用中水质监控站多功能、高可靠性、低成本、小体积、低功耗等要求，对提高水质环境的监控力度、预防水质恶化有重要的意义。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的检测信号处理电路。

图2是本发明的相关器电路。

图3是本发明的移相电路。

图4是本发明移相器的相关器电路。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。