[发明专利]一种传感器阻尼比调整装置

说明书

技术领域

本发明涉及传感器领域，尤其涉及一种传感器阻尼比调整装置。

背景技术

动圈换能惯性传感器是一种常见的振动测量传感器。动圈换能惯性传感器利用电磁感应原理，将线圈置于磁场中，传感器受到外界振动后，线圈也随之运动，线圈运动切割磁力线产生感应电动势，从而测量出外界运动。动圈换能惯性传感器测量的振动物理量可以是速度，也可以是加速度。

测量物理量的不同是通过调整动圈换能惯性传感器的阻尼比来实现的，当传感器处于小阻尼状态时，传感器测量的物理量是速度；当传感器处于大阻尼状态时，测量的物理量是加速度。测量加速度需要获得较大的阻尼比，目前，采用如下两种方法获得较大的阻尼比：

第一，在传感器上并联一个电阻，加大阻尼比，构成速度摆加速度计，该方法是一种无源伺服反馈方法，其不足在于通过并联电阻的方式加大阻尼是有限度的，一般阻尼比加大到3-5后，受到传感器机械参数的限制，阻尼很难再被加大，传感器使用频带的宽度较窄；

第二，在动圈换能敏感元件上设计两组线圈，一组为信号线圈，一组为反馈线圈，信号线圈的信号经过反馈电路后加入到反馈线圈中，利用该方法可以获得较大的阻尼比，其不足在于由于线圈自感和互感的影响，传感器存在明显的谐振频率点。

发明内容

基于此，本发明的目的在于，提供一种传感器阻尼比调整装置，其不需要改变传感器内部的机械机构，只需要通过改变两个电路中的电路参数，便可方便地改变传感器的阻尼比，获得较大的阻尼比，并且不会存在谐振率点，确保了传感器检测的准确性。

一种传感器阻尼比调整装置，包括传感器、阻尼调整电路和电压处理电路；所述传感器的输出端与所述阻尼调整电路的输入端连接；所述阻尼调整电路的输出端与所述电压处理电路的输入端连接；所述电压处理电路的输出端与所述传感器的输出端连接，将所述阻尼调整电路的压差信号反馈回所述传感器，再由所述传感器输出阻尼比信号。

相比于现有技术，本发明通过设计阻尼调整电路和电压处理电路，通过改变两个电路中的电路参数，便可方便地改变传感器的阻尼比；进一步地，本发明不需要改变传感器内部的机械机构，便可以获得较大的阻尼比，并且不会存在谐振率点，确保了传感器检测的准确性。

进一步地，所述阻尼调整电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一输出端子和第二输出端子；

所述传感器的第一输出端与所述第一电阻的第一连接端连接；所述第一电阻的第二连接端与所述第二电阻的第一连接端，所述第二电阻的第二连接端接地；所述传感器的第一输出端还通过所述第一输出端子和第二输出端子与外界振动信号处理电路连接；所述第三电阻的第一连接端与所述第二输出端子连接，所述第三电阻的第二连接端接地；所述传感器的第二输出端接地；所述第二输出端子作为阻尼调整电路的第一电压输出端接入所述电压处理电路；所述第一电阻的第二连接端则作为阻尼调整电路的第二电压输出端接入所述电压处理电路。

进一步地，所述电压处理电路包括第一电压跟随器、第二电压跟随器、减法器和放大器；

所述第一电压跟随器的输入端与所述第一电阻的第二连接端连接；所述第二电压跟随器的输入端与所述第二输出端子连接；所述第一电压跟随器和第二电压跟随器的输出端分别与所述减法器的两个输入端连接，由所述减法器输出所述阻尼调整电路的压差。所述减法器的输出端与所述放大器的输入端连接；所述放大器的输出端与所述传感器的第一输出端连接，进而将调整电路的压差信号反馈回所述传感器。

进一步地，所述第一电阻、第二电阻和第三电阻均为可变电阻。

进一步地，所述第二电阻和第三电阻的阻值为所述传感器的直流电阻的1/10-1/5。

进一步地，所述传感器的阻尼比随所述放大器的放大倍数的增大而增大。

进一步地，所述传感器的阻尼比与放大器的放大倍数、第二电阻、第三电阻满足如下公式：

其中，G为机电耦合系数；K为放大器的放大倍数；R_s为传感器的直流阻抗；R＝R₂＝R₄，其中R₂和R₃分别为第二电阻和第三电阻的阻值；m为传感器运动部件质量；k为传感器弹性元件弹性系数。

相比于现有技术，本发明通过设计阻尼调整电路和电压处理电路，通过改变两个电路中的电路参数，便可方便地改变传感器的阻尼比；进一步地，本发明不需要改变传感器内部的机械机构，便可以获得较大的阻尼比，并且不会存在谐振率点，确保了传感器检测的准确性。