一種微弱信號(hào)抗干擾、放大和整形的低功耗處理方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于流量積算儀的信號(hào)處理領(lǐng)域。一種微弱信號(hào)抗干擾、放大和整形的低功耗處理方法，包括以下步驟：第一步：將傳感器信號(hào)傳送給電壓跟隨器以進(jìn)行阻抗匹配；第二步：將經(jīng)過阻抗匹配的所述傳感器信號(hào)傳送給濾波器以去除直流；第三步：將去除直流的所述傳感器信號(hào)傳送給放大器以對(duì)所述傳感器信號(hào)進(jìn)行放大和整形；第四步：將放大和整形后的所述傳感器信號(hào)傳送給第一斯密特觸發(fā)器以去除干擾信號(hào)和進(jìn)一步整形；第五步：將經(jīng)過去除干擾信號(hào)和進(jìn)一步整形后的所述傳感器信號(hào)傳送給第二斯密特觸發(fā)器以再次去除干擾信號(hào)和進(jìn)一步整形；從所述第二斯密特觸發(fā)器輸出脈沖信號(hào)。本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)對(duì)微弱信號(hào)抗干擾、放大和整形的低功耗技術(shù)效果。
【專利說明】一種微弱信號(hào)抗干擾、放大和整形的低功耗處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于流量積算儀的信號(hào)處理領(lǐng)域，尤其是一種傳感器的微弱信號(hào)抗干擾、放大和整形的低功耗處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在物聯(lián)網(wǎng)模型中，一般分為三層:傳感器層、傳輸層和應(yīng)用層，而在傳感器層就包含各種各樣的傳感器，這些傳感器的輸出信號(hào)千差萬別，一般都需要進(jìn)行處理，變成某些標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)(如脈沖信號(hào)、4-20mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)等)后，才能在傳輸層中進(jìn)行傳輸，而傳感器輸出信號(hào)的處理就變得非常關(guān)鍵。
[0003]傳感器的輸出信號(hào)一般是一些微弱信號(hào)，在處理時(shí)要特別注意，因?yàn)樵讷@取有用信號(hào)的同時(shí)，也存在各種各樣的干擾信號(hào)，因此微弱信號(hào)處理的目的，就是去處干擾信號(hào)，得到有用信號(hào)。
[0004]在傳感器的信號(hào)處理過程中，由于傳感器的輸出信號(hào)非常微弱，只有幾十毫伏，有的甚至只有幾十微伏，因此需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大、整形等處理，同時(shí)要去除各種干擾噪聲，比如50Hz工頻干擾，電源的紋波干擾，以及傳感器本身的各種干擾等。
[0005]同時(shí)，信號(hào)的處理過程在電池供電的條件下進(jìn)行，而電池的電量是有限的，為了盡可能延長(zhǎng)該處理過程的工作時(shí)間，要求信號(hào)處理過程的功率消耗越低越好。
[0006]目前有針對(duì)微弱信號(hào)的處理方法，但其它方法的抗各種干擾的能力有限，造成對(duì)各種干擾信號(hào)去處能力差，去處不盡，或把有用信號(hào)也去出，或去處有用信號(hào)保留干擾信號(hào)，同時(shí)功耗也比較高。本方法的組成部件都是低功耗的部件，達(dá)到了低功耗的目的。
[0007]本發(fā)明是為了解決傳感器的微弱信號(hào)的放大、整形和去除干擾和低功耗等問題。
[0008]
【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述不足，提供一種微弱信號(hào)的抗干擾、放大和整形的低功耗處理方法。以解決對(duì)傳感器的微弱信號(hào)的放大、整形和去除干擾等問題。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案:
一種微弱信號(hào)抗干擾、放大和整形的低功耗處理方法，包括以下步驟:
第一步:將傳感器信號(hào)傳送給電壓跟隨器以進(jìn)行阻抗匹配；
第二步:將經(jīng)過阻抗匹配的所述傳感器信號(hào)傳送給濾波器以去除直流；
第三步:將去除直流的所述傳感器信號(hào)傳送給放大器以對(duì)所述傳感器信號(hào)進(jìn)行放大和整形；
第四步:將放大和整形后的所述傳感器信號(hào)傳送給第一斯密特觸發(fā)器以去除干擾信號(hào)和進(jìn)一步整形；
第五步:將經(jīng)過去除干擾信號(hào)和進(jìn)一步整形后的所述傳感器信號(hào)傳送給第二斯密特觸發(fā)器以再次去除干擾信號(hào)和進(jìn)一步整形。[0010]本方法是把有各種干擾(毛刺、尖峰等)的近似正弦波信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)，方便計(jì)數(shù)(用于測(cè)量轉(zhuǎn)速)。
[0011]關(guān)于如何實(shí)現(xiàn)低功耗的問題，低功耗具體體現(xiàn)在:
1、電路設(shè)計(jì)盡量簡(jiǎn)單，要求是低功耗設(shè)計(jì)；
2、其中的元器件必須是低功耗的；
3、在例子電路中，實(shí)測(cè)的功耗為16.5-50微瓦。
[0012]在所述第三步中，放大器工作在飽和狀態(tài)，不但能夠放大信號(hào)，比如把30mv(峰-峰值)的近似正弦波信號(hào)放大到3.3V(峰-峰值)，而且也變成近似的方波脈沖信號(hào)。
[0013]所述第一斯密特觸發(fā)器可作為一種遲滯比較器，遲滯比較器的主要優(yōu)點(diǎn)是抗干擾的能力強(qiáng)，遲滯比較器可以組成矩形波、鋸齒波等非正弦發(fā)生電路，也可以實(shí)現(xiàn)波形變換。
[0014]從所述第二斯密特觸發(fā)器輸出脈沖信號(hào)。
[0015]所述第二斯密特觸發(fā)器對(duì)信號(hào)進(jìn)行方向的同時(shí)，對(duì)信號(hào)進(jìn)一步整形，去除毛刺、尖峰等干擾信號(hào)。
[0016]本發(fā)明通過加入各種抗干擾措施，使傳感器的微弱信號(hào)通過放大、整形等來得到傳感器輸出的有用信號(hào)，排除了各種虛假信號(hào)，為后續(xù)的系統(tǒng)處理建立了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
[0017]傳感器的輸入信號(hào)為帶干擾的轉(zhuǎn)速正弦信號(hào)。
[0018]所述阻抗匹配為輸入時(shí)阻抗大，輸出時(shí)阻抗小。
[0019]在輸入時(shí)阻抗大指的是傳感器的輸入阻抗大，也就是從本處理方法的輸入看(它的輸入就是接入的傳感器)，傳感器的阻抗大。
[0020]經(jīng)過處理后輸出時(shí)阻抗小，本處理方法處理后的輸出阻抗小，便于后續(xù)電路的處理。
[0021]在輸入阻抗大時(shí):輸入阻抗大，則傳感器的電流小(電壓基本不變)，消耗的功耗低，有利于實(shí)現(xiàn)低功耗，同時(shí)因傳感器的電流小，對(duì)后續(xù)的本處理方法的沖擊和影響也??；輸出阻抗小:因?yàn)楸咎幚矸椒ǖ暮罄m(xù)處理電路是電壓處理電路，輸出阻抗小，則本處理方法的分壓就小，對(duì)后續(xù)處理電路的影響就小。
[0022]所述放大器處于飽和狀態(tài)。所述放大器的放大和整形的過程，具體是變正弦信號(hào)為脈沖信號(hào)，脈沖福值為電源電壓。
[0023]所述第一斯密特觸發(fā)器是一級(jí)斯密特觸發(fā)器，所述第二斯密特觸發(fā)器是二級(jí)斯密特觸發(fā)器。
[0024]一級(jí)斯密特觸發(fā)器后信號(hào)會(huì)反向，二級(jí)斯密特觸發(fā)器信號(hào)會(huì)因再次反向而恢復(fù)信號(hào)的原來的相位，同時(shí)再次增強(qiáng)了信號(hào)的抗干擾能力。
[0025]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明通過加入各種抗干擾措施，使傳感器的微弱信號(hào)通過放大、整形等來得到傳感器輸出的有用信號(hào)，排除了各種虛假信號(hào)，同時(shí)功率消耗低，為后續(xù)的系統(tǒng)處理建立了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
[0026]【專利附圖】

【附圖說明】:
圖1是一種微弱信號(hào)抗干擾、放大和整形的低功耗處理方法的流程圖；
圖2為本發(fā)明的方法中第一步的信號(hào)波形圖。
[0027]圖3為本發(fā)明的方法中第二步的信號(hào)波形圖。[0028]圖4為本發(fā)明的方法中第三步的信號(hào)波形圖。
[0029]圖5為本發(fā)明的方法中第四步的信號(hào)波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合試驗(yàn)例及【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)施例，凡基于本
【發(fā)明內(nèi)容】
所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。
[0031]如圖1所示，一種微弱信號(hào)抗干擾、放大和整形的低功耗處理方法，包括以下步驟:
第一步:將傳感器信號(hào)傳送給電壓跟隨器I以進(jìn)行阻抗匹配；
第二步:將經(jīng)過阻抗匹配的所述傳感器信號(hào)傳送給濾波器2以去除直流；
第三步:將去除直流的所述傳感器信號(hào)傳送給放大器3以對(duì)所述傳感器信號(hào)進(jìn)行放大和整形；
第四步:將放大和整形后的所述傳感器信號(hào)傳送給第一斯密特觸發(fā)器4以去除干擾信號(hào)和進(jìn)一步整形；
第五步:將經(jīng)過去除干擾信號(hào)和進(jìn)一步整形后的所述傳感器信號(hào)傳送給第二斯密特觸發(fā)器5以再次去除干擾信號(hào)和進(jìn)一步整形；
從所述第二斯密特觸發(fā)器輸出脈沖信號(hào)。
[0032]本發(fā)明通過加入各種抗干擾措施，使傳感器的微弱信號(hào)通過放大、整形等來得到傳感器輸出的有用信號(hào)，排除了各種虛假信號(hào)，同時(shí)功率消耗低，為后續(xù)的系統(tǒng)處理建立了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
[0033]所述阻抗匹配為輸入時(shí)阻抗大，輸出時(shí)阻抗小。
[0034]所述放大器處于飽和狀態(tài)。所述放大器的放大和整形的過程，具體是變正弦信號(hào)為脈沖信號(hào)，脈沖福值為電源電壓。
[0035]如圖2所示，在所述第一步中，傳感器輸入信號(hào)6和跟隨器輸出信號(hào)7，信號(hào)頻率60.98Hz,信號(hào)峰-峰值64mv ；
如圖3所示，在所述第二步中，跟隨器輸出信號(hào)7和濾波器的去直流輸出信號(hào)8，該信號(hào)也是運(yùn)放輸入信號(hào)，信號(hào)頻率60.98Hz,直流電平1.65v，信號(hào)峰-峰值64mv ；
如圖4所示，在所述第三步中，運(yùn)放輸入信號(hào)和運(yùn)放輸出信號(hào)9，信號(hào)頻率60.98Hz,信號(hào)峰-峰值64mv，脈沖峰值3.3V ；
如圖5所示，在所述第四步中，運(yùn)放輸出信號(hào)9和觸發(fā)器輸出10，信號(hào)頻率60.98Hz,脈沖峰值都為3.3V。
[0036]可以看出，輸入信號(hào)經(jīng)過本發(fā)明公布的方法的處理達(dá)到了抗干擾、整形和放大的低功耗效果。
[0037]其中抗干擾為主要防止毛刺、尖峰等干擾信號(hào)。
【權(quán)利要求】
1.一種微弱信號(hào)抗干擾、放大和整形的低功耗處理方法，其特征在于，包括以下步驟: 第一步:將傳感器信號(hào)傳送給電壓跟隨器以進(jìn)行阻抗匹配； 第二步:將經(jīng)過阻抗匹配的所述傳感器信號(hào)傳送給濾波器以去除直流； 第三步:將去除直流的所述傳感器信號(hào)傳送給放大器以對(duì)所述傳感器信號(hào)進(jìn)行放大和整形； 第四步:將放大和整形后的所述傳感器信號(hào)傳送給第一斯密特觸發(fā)器以去除干擾信號(hào)和進(jìn)一步整形； 第五步:將經(jīng)過去除干擾信號(hào)和進(jìn)一步整形后的所述傳感器信號(hào)傳送給第二斯密特觸發(fā)器以再次去除干擾信號(hào)和進(jìn)一步整形； 從所述第二斯密特觸發(fā)器輸出脈沖信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種微弱信號(hào)抗干擾、放大和整形的低功耗處理方法，其特征在于，所述阻抗匹配為輸入時(shí)阻抗大，輸出時(shí)阻抗小。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種微弱信號(hào)抗干擾降噪、放大和整形的抗干擾低功耗處理方法，其特征在于，所述放大器處于飽和狀態(tài)。
【文檔編號(hào)】H03K5/02GK103475343SQ201310294923
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年7月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月15日
【發(fā)明者】劉勛 申請(qǐng)人:成都千嘉科技有限公司