[发明专利]一种用于声表面波磁传感器的信号采集系统

说明书

一种用于声表面波磁传感器的信号采集系统，包括第一振荡电路、第二振荡电路、混频电路、放大整形电路和单片机频率测量电路；混频电路的第一输入端连接第一振荡电路，混频电路3的第二输入端连接第二振荡电路；放大整形电路与混频电路的信号输出端IF相连接；频率测量电路主连接放大整形电路的信号输出端；第一振荡电路和第二振荡电路均用于输出SAW传感器测量频率信号。本发明采用Pierce型振荡电路，SAW传感器易自激振荡输出特定频率的正弦信号。进一步通过单一差值即测量支路信号频率的改变可以测出磁场强度大小。精度高，检测范围宽，无测试盲区。

技术领域

本发明属于信号采集系统技术领域，特别涉及一种用于声表面波磁传感器的信号采集系统。

背景技术

声表面波(Surface Acoustic Wave，简称SAW)是沿固体表面传播的一种弹性波。通过叉指换能器结构，声表面波可以在压电材料表面被激励和检测。将磁致伸缩薄膜(FeCo、NiFe、Metglas等)引入叉指换能器中，在外磁场作用下，磁致伸缩材料的杨氏模量发生变化，声表面波波速也随之改变，从而达到检测微弱磁场的目的。已报道的高Q值SAW谐振器磁场灵敏度可达150Hz/μT以上，探测极限可达nT/Hz^1/2量级。与其它磁场传感器相比，SAW传感器可以直接输出特定频率信号，无需模数转换，方便信息处理。同时，其具有无源、易起振、易集成、可量产等优点，在地磁导航、生物磁信号检测、智能电网等领域具有潜在应用价值。

外界环境诱导SAW波速的变化可反映为传感器输出信号(频率、相位、幅度)的变化，获取这些信息的变化需要与之匹配的信号采集系统。将SAW传感器直接接入矢量网络分析仪，通过分析SAW的S参数，很容易实现检测目的。但由于仪器功耗大、不便携，所以该方法仅限于实验室使用。为减小测试系统功耗和体积，可通过信号发生器与鉴相器/幅度比较器组成开环检测系统。实现SAW传感器相位/幅度检测。在相位检测法中，利用接近SAW传感器中心频率的信号激励器件输出反馈信号。鉴相器比较激励信号与反馈信号相位，并以电压信号的形式表征两路信号相位差。该方法必须保证激励信号与反馈信号频率一致，否则双通道相位差无法稳定。幅度检测法(DDS检测法)与矢量网络分析仪检测类似，DDS产生扫频信号激励SAW传感器，幅度比较器获取反馈信号的幅度，幅度衰减最小处对应的频率即为传感器谐振频率。这种方法中，由于DDS激励信号频率存在波动，SAW谐振频率的微小变化有时难以被检出，即存在传感信号检测盲区。相位/幅度检测法虽不涉及频率测量，但由于信号发生器的输出频率范围有限，使得高频SAW器件难以起振，检测信号的范围有限。并且该方法电路结构复杂，不利于传感阵列检测，实际应用较难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于声表面波磁传感器的信号采集系统，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于声表面波磁传感器的信号采集系统，包括第一振荡电路、第二振荡电路、混频电路、放大整形电路和单片机频率测量电路；混频电路的第一输入端连接第一振荡电路，混频电路3的第二输入端连接第二振荡电路；放大整形电路与混频电路的信号输出端IF相连接；频率测量电路主连接放大整形电路的信号输出端；第一振荡电路和第二振荡电路均用于输出SAW传感器测量频率信号。