[发明专利]振动传感器信号调理电路拓扑结构

说明书

本发明公开了一种振动传感器信号调理电路拓扑结构，包括：电荷转换单元电路、调理放大单元电路、带通滤波单元电路、输出放大单元电路和稳压电源单元电路，其中，电荷转换单元电路用于将压电陶瓷产生的电荷信号转换成低阻电压信号；调理放大单元电路与电荷转换单元电路连接，用于将低阻电压信号的电压值进行放大；带通滤波单元电路与调理放大单元电路连接，用于对放大后的低阻电压信号中的高频噪声和低频噪声进行滤除；输出放大单元电路与带通滤波单元电路连接，用于将带通滤波后的电压信号放大至预设电压信号值，稳压电源单元电路分别与上述单元电路连接，用于提供稳定电源电压。该拓扑结构能够使压电振动传感器灵敏度和可靠性提高、误差减小。

技术领域

本发明涉及传感器信号处理电路技术领域，特别涉及一种振动传感器信号调理电路拓扑结构。

背景技术

由于振动传感器工作的特殊性，通常是处于严峻的工作环境中，且保持全天候使用状态，这就对振动传感器的可靠性提出了很高的要求。工业设备在运行过程中，普遍存在不同程度的振动，严重的振动会降低设备的效能及执行机构的精度、破坏机器的运行状态，甚至缩短设备的使用寿命，所以，对振动传感器的可靠性和灵敏度等提出了更高的要求。后级信号调理电路拓扑结构直接影响着振动传感器的精度、灵敏度等。

振动传感器由两片压电陶瓷片或一片压电陶瓷和一个金属片构成，压电陶瓷片的输出为高阻的电荷量，在进行测量时，因防止电荷泄漏所带来的测量误差，也即泄漏电阻因无限大。然而在现实中，不可能实现泄漏电阻无限大，只能尽量保证泄漏电阻足够高。因此，电荷转换单元电路需要有足够大输入电阻，以保证测量精度。具体到电荷转换单元电路中的运放来说，需要运放有足够高的输入阻抗，足够低的偏置电流，足够低的失调电压，除此之外，还需要运放有高于电荷转换单元电路要求的频带宽度以保证传感器整体的频率特性，需要有足够高的增益，保证电荷放大器输出的电压值足够大。

在高频段，由于压电陶瓷的谐振频率，振动传感器的幅频特性曲线会有一个幅值很大的尖峰。因此，压电式振动传感器会有很大的高频干扰，影响测量精度。在后续的信号处理电路中需要滤除高频干扰，降低谐振峰带来的信号失真。而且，电荷放大器的需要的工作频带一般来说低于其自身的通频带，在这种情况下，相对高频的信号容易对相对低频的测量信号造成干扰并带来误差。因此有必要在信号处理电路中滤除高频信号。

除此之外，由于泄漏电阻的作用，压电式振动传感器无法准确测量静态和频率过低的振动信号，测量信号结果中这部分频率的成分对于测量来说也是无意义的。因此，需要将低频的信号滤除掉。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种振动传感器信号调理电路拓扑结构。

为达到上述目的，本发明实施例提出了振动传感器信号调理电路拓扑结构，包括：电荷转换单元电路、调理放大单元电路、带通滤波单元电路、输出放大单元电路和稳压电源单元电路，其中，所述电荷转换单元电路，用于将压电陶瓷产生的高阻电荷信号转换成低阻电压信号；所述调理放大单元电路与所述电荷转换单元电路连接，用于将所述低阻电压信号的电压值进行放大；所述带通滤波单元电路与所述调理放大单元电路连接，用于对放大后的低阻电压信号中的高频噪声和低频噪声进行滤除；所述输出放大单元电路与所述带通滤波单元电路连接，用于将带通滤波后的电压信号放大至预设电压信号值；所述稳压电源单元电路分别与所述电荷转换单元电路、所述适调放大单元电路、所述带通滤波单元电路和所述输出放大单元电路连接，用于提供稳定电源电压。