[发明专利]一种基于变压器次级远距离传输的电容位移传感装置

说明书

本发明公开了一种基于变压器次级远距离传输的电容位移传感装置，包括：无源器件，远距离传输线和有源器件；远距离传输线的一端连接至无源器件的输出端，另一端连接至有源器件的第一输入端，有源器件的第二输入端用于连接载波信号；无源器件用于根据载波信号输出包含有差分电容位移信息的调制信号，调制信号通过远距离传输线传输给有源器件，远距离传输线将无源器件与有源器件远离使得有源器件的热耗对无源器件区域不产生影响，有源器件用于输出惯性物体的相对位置信息。本发明通过远距离传输线将无源的机械敏感探头与有源的检测电路隔离开一段距离，从而降低有源检测电路对无源机械敏感探头的热影响和温度影响，提高检测分辨率。

技术领域

本发明属于电容位移传感测量技术领域，更具体地，涉及一种基于变压器次级远距离传输的电容位移传感装置。

背景技术

高精度电容位移传感器作为一种传统非接触式传感器，主要应用于基于电容变化的惯性测量器件中，如陀螺仪、加速度计等。高精度电容位移传感器组成主要包括电容桥、前端电路、相敏检波及低通电路等。目前基于变压器桥路的高精度电容位移传感器已广泛应用于空间静电加速度计和惯性传感器中。其分辨率已达10^-7pF/Hz^1/2量级，对应位移检测可达皮米量级，接近电路热噪声水平。

由于电容位移传感电路工作时有一定功耗而发热，而部分惯性仪表对机械敏感单元的结构和温度稳定性提出了非常高的要求，如空间静电重力梯度仪中敏感探头的热稳定需达到百微K量级。因此要求电容位移检测电路必须远离敏感探头一定距离进行检测，同时检测分辨率仍达到皮米量级。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于变压器次级远距离传输的电容位移传感装置，旨在解决现有技术中由于电容位移检测电路与敏感探头之间的距离较近产生的热影响和温度影响导致检测分辨率低技术问题。

本发明提供了一种基于变压器次级远距离传输的电容位移传感装置，包括：无源器件，远距离传输线和有源器件；所述无源器件的输入端用于连接载波信号，远距离传输线的一端连接至无源器件的输出端，远距离传输线的另一端连接至所述有源器件的第一输入端，所述有源器件的第二输入端连接至所述无源器件的输入端；所述无源器件用于根据所述载波信号输出包含有差分电容位移信息的调制信号，所述调制信号通过远距离传输线传输给所述有源器件，所述远距离传输线将无源器件与有源器件远离使得有源器件的热耗对无源器件区域不产生影响，所述有源器件用于输出惯性物体的相对位置信息。

更进一步地，所述远距离传输线为距离大于1米小于10米的同轴电缆。

更进一步地，无源器件包括：机械敏感探头和桥式电路；机械敏感探头的输入端作为无源器件的输入端，机械敏感探头的第一输出端连接至桥式电路的第一输入端，机械敏感探头的第二输出端连接至所述桥式电路的第二输入端，桥式电路的输出端作为无源器件的输出端；机械敏感探头用于探测位移运动信号，桥式电路用于根据位移运动信号输出两个桥路不平衡时的差分信号。

更进一步地，所述机械敏感探头包括：惯性物体，第一电容和第二电容，第一电容和第二电容分别接入桥式电路的两个桥路，当第一电容和第二电容的大小不相等时，桥式电路输出包含有差分电容位移信息的调制信号。

更进一步地，有源器件包括：依次连接的前置放大器，信号处理电路，相敏检波电路和低通滤波器，前置放大器的输入端作为有源器件的第一输入端，相敏检波电路的控制端作为所述有源器件的第二输入端，低通滤波器的输出端作为所述有源器件的输出端；前置放大器用于将包含有差分电容位移信息的调制信号转化为电压信号，信号处理电路用于对电压信号进行滤波处理，所述相敏检波电路用于检测差分电容信号的振幅，低通滤波器用于解调出惯性物体缓变的相对位置信息。