[发明专利]一种基于PVDF薄膜的雨量采集系统信号处理电路

说明书

本发明公开了一种基于PVDF薄膜的雨量采集系统信号处理电路，其包括：系统供电电路、电荷放大电路、低通滤波电路、工频滤波电路、主放大电路、动态调整电路、采样触发电路以及主控采样电路；本发明可以有效可靠地实现处理PVDF薄膜产生的压电信号，解决了传统压电陶瓷片易损问题，降低了返修率，通过优化以及增加滤波电路提高了系统的稳定性以及抗干扰能力，在主放大电路部分增加动态调节电路，提高了系统采样的灵活性、可拓展性；且在硬件上没有提高成本、缩小了电路体积、增加功耗控制，降低了系统功耗。整体设计结构简单，使用方便，且安全可靠。

技术领域

本发明涉及雨水采集产品技术领域，尤其是涉及一种基于PVDF薄膜的雨量采集系统信号处理电路。

背景技术

目前市面上对于降雨量采集的设备主要有翻斗式、压电式、雷达式、摄像机式等。一般来说，压电式即通过雨水打击底部贴有压电陶瓷片或者PVDF薄膜的钢盖，利用压电效应采集雨水，每滴雨水打击到钢盖上时，底部的压电传感器都会产生电压信号，通过采集判断该电压信号的大小计算雨滴的大小。现有压电式降水采集系统中大多采用压电陶瓷片作为压电效应的发生器，压电陶瓷片结构较脆，使用寿命有限，当有冰雹打击钢盖时，有一定几率损坏其底部贴合的压电陶瓷片；与此同时，在压电信号处理部分，传统技术为了节省硬件成本，只是简单的将原始信号进行电压放大之后直接接入主控采样，没有做信号的滤波处理或者只是简单的处理，远远达不到测量要求，使测量的精确性大大降低，稳定性也随外界干扰的引入而得不到保证；此外，使用电压放大与压电信号匹配需要很高的输入阻抗，其抗干扰能力不足，电压放大在带宽、灵敏度上都会受到压电陶瓷或者PVDF薄膜传感器线路的电容量限制。在放大电路部分，传统技术只是简单的进行放大，没有做到动态调节，这样会使采样信号很容易超出采样界限，使系统出现临时报错。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于PVDF薄膜的雨量采集系统信号处理电路，以解决现有技术中存在的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种基于PVDF薄膜的雨量采集系统信号处理电路，包括：系统供电电路、电荷放大电路、低通滤波电路、工频滤波电路、主放大电路、动态调整电路、采样触发电路以及主控采样电路；其中，

所述系统供电电路用于为整个系统提供正常工作所需的电源，保证电路能够正常运转；

所述电荷放大电路用于将PVDF薄膜产生的微弱电信号进行电荷放大，得到正常的可供后级电路采样的信号；

所述低通滤波电路用于滤除整个系统工作频段以上的干扰信号；

所述工频滤波电路用于消除电源或其它传导引入的50Hz工频干扰；

所述主放大电路用于将经过滤波处理后的信号进行二次放大，得到清晰稳定的信号供后级电路使用；

所述动态调整电路用于对主放大电路的参数进行动态调节，根据输入信号的大小来及时调节放大电路的放大倍数，在这里引入负反馈控制，当输入信号变大时适当减小放大参数，当输入信号减小时适当增加放大参数；

所述采样触发电路用于对经过主放大电路放大后的信号进行采样对比，当采样信号达到一定阈值时，产生触发采样信号，主控开始采样；

所述主控采样电路用于采样经滤波、放大后的输入信号，并对其进行数据分析。

进一步，所述电荷放大电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第一电容C2以及第一集成运算放大器U1A；其中，