[发明专利]一种基于场效应管的电磁感应振动信号提取装置

说明书

本发明针对振动信号难以提取的现状，提供一种基于场效应管的电磁感应振动信号提取装置。梁的静电激励振动装置由交流信号源、两端固支梁、静电驱动极板、接地端、磁场、上表面金金属层、下表面金金属层、底板、侧板、驱动开关和导线组成。所述振动信号提取装置由场效应管、栅极电源、电容、源漏极电源组、信号提取器、开关和导线组成。两端固支梁在交流信号激励作用下产生受迫振动；当两端固支梁振动时切割磁感线，产生感应电流和感应电动势，感应电动势与场效应管的栅极所连接的栅极电源叠加，使场效应管内通过的电流发生周期性变化。两端固支梁上下振动，其频率和振动信号提取回路上电流的变化频率是一样的，这样就完成了振动信号的提取。

技术领域

本发明专利是一种振动信号检测装置，特别是一种基于场效应管的电磁感应振动信号提取装置，属于振动信号检测领域。

背景技术

振动信号的提取广泛应用于机械振动研究、汽车系统、传感器等领域中。在振动信号的提取中，如何消除外部因素对信号的影响是决定信号精度的主要因素。对于一些振动信号的提取方法，在提取信号时受到一些外部因素如噪声或其他振动的影响等，使得振动信号的提取和检测有较大的误差。为了实现更高的信号提取灵敏度，需要采用影响更小的测量方式，然而如何降低外部因素的影响，成为制约振动信号提取精度提高的难题之一。场效应管具有输入电阻高、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象安全工作区域宽等优点。在振动信号提取方面，通常采用检测位移信号的方法，将位移信号转化为光、电、磁等信号，通过测量这些信号，实现高灵敏度的位移测量。本发明可以广泛应用于机械振动、力学分析等领域的振动信号检测和提取工作。

发明内容

本发明针对振动信号难以提取的现状，提供一种基于场效应管的电磁感应振动信号提取装置。

本发明专利解决其技术问题所采用的方案是：所述基于电阻器的振动信号提取装置，包括梁的静电激励振动装置、振动信号提取装置两部分。所述梁的静电激励振动装置，其特征在于：所述梁的静电激励振动装置由交流信号源、两端固支梁、静电驱动极板、接地端、磁场、上表面金金属层、下表面金金属层、底板、侧板、驱动开关和导线组成。所述两端固支梁两端固定在侧板上，在两端固支梁上有上表面金金属层和下表面金金属层，磁场分布在两端固支梁的周围，方向由外向里；所述静电驱动极板位于两端固支梁的正下方，长度比两端固支梁稍微短一些，两端固支梁的下表面金金属层的左端通过导线连接交流信号源的左端，交流信号源的右端通过导线连接驱动开关的左端，驱动开关的右端通过导线连接静电驱动极板的右端；所述上表面金金属层左端通过导线连接场效应管的栅极，上表面金金属层的右端通过导线连接接地端。

所述振动信号提取装置由场效应管、栅极电源、电容、源漏极电源组、信号提取器、开关和导线组成。所述场效应管的c端通过导线连接源漏极电源组负极，源漏极电源组正极通过导线连接信号提取器的左端，信号提取器的右端通过导线连接开关左端，开关右端通过导线连接场效应管的d端，场效应管的b端通过导线连接栅极电源，栅极电源通过导线连接电容的左端，电容的右端通过导线连接两端固支梁的上表面金金属层的左端(即a端)。

所述场效应管由金属电极、漏极、源极和栅极组成。所述栅极接出的导线为b端，源极接出的导线为c端，漏极接出的导线为d端。

两端固支梁在交流信号激励作用下产生受迫振动；当两端固支梁振动时切割磁感线，产生感应电流和感应电动势。根据右手定则，两端固支梁向上振动时产生向左的感应电流和感应电动势，电子向右移动；两端固支梁向下振动时产生向右的感应电流和感应电动势，电子向左移动。当感应电动势的方向向右时，两端固支梁的左端是高电势，与场效应管的栅极所连接的栅极电源叠加，使场效应管内通过的电流增大。相反，感应电动势方向向左时，两端固支梁左端为低电势，相当于降低了与场效应管的栅极所连接的栅极电源电压，使场效应管内通过的电流减小。两端固支梁上下振动，其频率和振动信号提取回路上电流的变化频率是一样的，这样就完成了振动信号的提取。

本发明与现有技术相比具有如下优点：