[发明专利]力平衡加速度传感器的调制解调电路以及调制解调方法

说明书

本发明提供一种力平衡加速度传感器的调制解调电路以及调制解调方法，电路包括方波生成电路、差动电容、信号调理电路和信号解调电路；方波生成电路包括+12V电源、‑12V电源、第1单刀双掷开关和晶体振荡器；信号解调电路包括第2单刀双掷开关、第5电阻(R5)、第2电容(C2)和第4电阻(R4)。优点为：电路结构简单，仅需要一个晶振、两个单刀双掷开关、5个电阻、2个电容即可完成全部调制解调电路，相比传统桥式振荡电路、两路反向放大电路、以及多个场效管、多个电阻、多个电容组成的调制解调电路而言，使用元件数量少、电路调试方便，且其功耗非常低。

技术领域

本发明属于振动测量技术领域，具体涉及一种力平衡加速度传感器的调制解调电路以及调制解调方法。

背景技术

力平衡加速度传感器是一种用于将加速度物理信号转变为便于测量的电信号的测试仪器，是工业、国防等许多领域中进行冲击、振动测量常用的测试仪器。

在力平衡加速度传感器中，差容式力平衡加速度传感器应用较为普及，可以将被测的加速度转换为电容器的电容量变化，具有动态响应好、能实现无接触式测量等优点。

现有技术中，差容式力平衡加速度传感器的调制解调电路，一般采用以下两种方案实现：1)采用运算放大器、三极管等组成桥式振荡电路生成高频正弦波，然后分别将高频正弦波两次反向一倍驱动后送入传感器差动电容的上极板、下极板进行信号调制。而中间极板输出的经高频调制的震动信号，经由场效应管、电阻等元件组成的解调电路解调，输出代表振动的低频电压信号；2)采用数字信号处理器等元件产生高频正弦波，该高频正弦波直接作用于传感器差动电容的中间极板上，直接把低频信号调制成高频信号。然后通过两路性能参数一致的电荷放大电路同时放大差动电容的两个电容，两组电容输出的电压信号与经过移相处理的数字信号处理器输出波形通过相敏解调电路解调成低频振动信号。

上述两种差容式力平衡加速度传感器的调制解调电路，主要存在以下问题：(1)整个调制解调电路功耗较大，一般为0.24W～0.48W(20mA～40mA@12V)；(2)采用的器件数量和种类较多，具有结构复杂以及成本高的问题。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种力平衡加速度传感器的调制解调电路以及调制解调方法，可有效解决上述问题。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种力平衡加速度传感器的调制解调电路，包括方波生成电路、差动电容、信号调理电路和信号解调电路；

其中，所述方波生成电路包括+12V电源、-12V电源、第1单刀双掷开关和晶体振荡器；所述差动电容包括上极板、中间极板和下极板；其中，所述上极板和所述下极板均为固定极板；所述中间极板为可动极板，所述中间极板与被测对象联动，当被测对象进行加速度运动时，带动所述中间极板在所述上极板和所述下极板之间进行直线运动；所述信号解调电路包括第2单刀双掷开关、第5电阻(R5)、第2电容(C2)和第4电阻(R4)；

所述第1单刀双掷开关具有第1A输入端、第1B输入端、第1X输出端、第1Y输出端和第1C控制端；所述第1A输入端与所述+12V电源连接，所述第1B输入端与所述-12V电源连接；所述第1X输出端与所述差动电容的上极板连接；所述第1Y输出端与所述差动电容的下极板连接；所述第1C控制端与所述晶体振荡器的输出端连接；

差动电容的中间极板的输出端连接到所述信号调理电路的一端；通过信号调理电路，对中间极板输出的被调制的高频信号进行调理处理；