[发明专利]振动式黏弹力传感器的测量电路及测量设备、测量方法

权利要求书

1.振动式黏弹力传感器的测量电路，其特征在于，包括调节电路、控制器、电压控制电流源、模拟开关、信号采集电路、模数转换器以及参考电阻，黏弹力传感器与所述电压控制电流源、模拟开关、以及参考电阻串联，所述调节电路分别连接所述控制器与电压控制电流源，所述模拟开关连接所述控制器，所述模拟开关用于控制黏弹力传感器与所述参考电阻的电流的通断；

所述控制器调节所述调节电路使得所述电压控制电流源输出预设频率、相位和幅度的电流，以激励黏弹力传感器与所述参考电阻；

所述信号采集电路用于采集并转换所述参考电阻与黏弹力传感器的测量数据信号，所述模数转换器接收所述信号采集电路转换后的信号，并对其进行数字转换后发送给所述控制器。

2.如权利要求1所述的振动式黏弹力传感器的测量电路，其特征在于，所述调节电路包括直接数字频率合成器、数模转换器、重构滤波器以及乘法型数模转换器；

所述直接数字频率合成器与乘法型数模转换器分别连接所述控制器，所述控制器通过分别调节所述直接数字频率合成器与乘法型数模转换器以使得所述电压控制电流源输出预设的频率、相位与幅度；

所述数模转换器接收所述直接数字频率合成器输出的数字化的正弦信号并将其转换为模拟的正弦信号；

所述重构滤波器将所述数模转换器输出的模拟的正弦信号进行过滤。

3.如权利要求2所述的振动式黏弹力传感器的测量电路，其特征在于，所述调节电路还包括时钟基准、第一缓冲放大器以及第二缓冲放大器，所述时钟基准输出的时钟信号用于所述直接数字频率合成器的时序基准；

所述第一缓冲放大器与第二缓冲放大器分别连接所述重构滤波器与乘法型数模转换器，所述重构滤波器的输出信号通过所述第一缓冲放大器后将信号输入给所述乘法型数模转换器内；所述乘法型数模转换器的输出信号通过所述第二缓冲放大器后输入所述电压控制电流源。

4.如权利要求1所述的振动式黏弹力传感器的测量电路，其特征在于，所述信号采集电路包括第一通道电路与第二通道电路，所述第一通道电路与第二通道电路的一端分别连接黏弹力传感器与所述参考电阻；所述第一通道电路与第二通道电路分别将黏弹力传感器与所述参考电阻的测量信号转换为直流电压信号，并将转换后的所述直流电压信号发送给所述模数转换器。

5.如权利要求4所述的振动式黏弹力传感器的测量电路，其特征在于，所述第一通道电路包括黏弹力传感器、第一仪表放大器以及第一真有效值转换器，所述第一仪表放大器连接黏弹力传感器，所述第一真有效值转换器位于所述第一仪表放大器与所述模数转换器之间；

所述第二通道电路包括所述参考电阻、第二仪表放大器以及第二真有效值转换器，所述第二仪表放大器连接所述参考电阻，所述第二真有效值转换器位于所述第二仪表放大器与所述模数转换器之间；

所述第一仪表放大器与第二仪表放大器分别用于放大黏弹力传感器的两端与参考电阻的两端的电压差，得到第一正弦交流电压的幅值与第二正弦交流电压的幅值；

所述第一真有效值转换器与第二真有效值转换器分别用于将所述第一正弦交流电压的幅值与第二正弦交流电压的幅值分别转换为第一直流电压信号与第二直流电压信号；

所述模数转换器接收所述第一直流电压信号与第二直流电压信号并对二者进行数字转换。

6.振动式黏弹力传感器的测量设备，其特征在于，所述测量设备包括如权利要求1-5任一项的振动式黏弹力传感器的测量电路。

7.振动式黏弹力传感器的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

获取偏置值，断开电路中的模拟开关，电路上的黏弹力传感器与参考电阻的激励电流与电压降为零，此时电路上的模数转换器的转换结果即为电路引起的偏置值；

校准，将标准电阻代替黏弹力传感器接入电路中进行校准，得到各频率下的校正系数；

频率扫描，通过循环扫描获得共振频率与共振阻抗，其中，下一次扫描以上一次扫描的共振频率为中心进行扫描；

数据处理，通过设计数字滤波器将步骤频率扫描中获得的所述共振频率序列与共振阻抗序列进行滤除处理，得到共振频率与共振阻抗。