一種微弱機(jī)械振動波信號處理電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種微弱機(jī)械振動波信號處理電路。該處理電路通過信號換能器、信號輸入電路、初級信號放大電路、濾波電路、次級信號放大電路以及信號輸出電路，能夠極大程度的放大有效信號，并抑制噪聲信號，同時(shí)對信號的輸入及輸出提供保護(hù)設(shè)計(jì)，在一定程度上提高了整體電路設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性。
【專利說明】一種微弱機(jī)械振動波信號處理電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及信號處理【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種微弱機(jī)械振動波信號處理電路。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在儀表應(yīng)用行業(yè)中，大部分儀表的工作原理是通過撿拾機(jī)械振動波來實(shí)現(xiàn)的，通過換能器將機(jī)械振動波轉(zhuǎn)換為電信號，然后通過對電信號進(jìn)行優(yōu)化處理，就得到可以被主控芯片識別的電壓信號，進(jìn)而對該信號進(jìn)行智能處理。
[0003]但在現(xiàn)有技術(shù)方案中，對于具有機(jī)械波檢測的傳感器及變送器儀表而言，往往換能器輸出的電信號極微弱，同時(shí)夾雜各種噪聲，單純對信號進(jìn)行放大，勢必引起噪聲的同樣放大，從而無法撿拾出有效信號。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種微弱機(jī)械振動波信號處理電路，該電路能夠極大程度的放大有效信號，并抑制噪聲信號，同時(shí)對信號的輸入及輸出提供保護(hù)設(shè)計(jì)，在一定程度上提高了整體電路設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性。
[0005]一種微弱機(jī)械振動波信號處理電路，所述處理電路包括信號換能器、信號輸入電路、初級信號放大電路、濾波電路、次級信號放大電路和信號輸出電路，其中:
[0006]所述信號換能器與所述信號輸入電路電連接，并向所述信號輸入電路輸出電信號;
[0007]所述信號輸入電路與所述初級信號放大電路電連接，并向所述初級信號放大電路輸出微弱電壓信號；
[0008]所述初級信號放大電路與所述濾波電路電連接，并向所述濾波電路輸出處理后的
信號;
[0009]所述濾波電路與所述次級信號放大電路電連接，并向所述次級信號放大電路輸出處理后的信號；
[0010]所述次級信號放大電路與所述信號輸出電路電連接，并向所述信號輸出電路輸出處理后的信號。
[0011]所述初級信號放大電路采用帶寬增益較大的運(yùn)算放大器搭建而成的儀用放大器。
[0012]所述次級信號放大電路采用三極管與二極管搭建而成的放大整形電路。
[0013]由上述本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案可以看出，該處理電路通過信號換能器、信號輸入電路、初級信號放大電路、濾波電路、次級信號放大電路以及信號輸出電路，能夠極大程度的放大有效信號，并抑制噪聲信號，同時(shí)對信號的輸入及輸出提供保護(hù)設(shè)計(jì)，在一定程度上提高了整體電路設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性。
【專利附圖】

【附圖說明】[0014]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。
[0015]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的微弱機(jī)械振動波信號處理電路構(gòu)成示意圖；
[0016]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的微弱機(jī)械振動波信號處理電路中信號輸入電路的不意圖；
[0017]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的微弱機(jī)械振動波信號處理電路中初級信號放大電路的不意圖；
[0018]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的微弱機(jī)械振動波信號處理電路中濾波電路的示意圖；
[0019]圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的微弱機(jī)械振動波信號處理電路中次級信號放大電路的不意圖；
[0020]圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的微弱機(jī)械振動波信號處理電路中信號輸出電路的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0022]下面將結(jié)合附圖對本實(shí)用新型實(shí)施例作進(jìn)一步地詳細(xì)描述，如圖1所示為本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的微弱機(jī)械振動波信號處理電路構(gòu)成示意圖，圖1中的處理電路包括有信號換能器、信號輸入電路、初級信號放大電路、濾波電路、次級信號放大電路和信號輸出電路，其中各部分的連接關(guān)系為:
[0023]所述信號換能器與所述信號輸入電路電連接，并向所述信號輸入電路輸出電信號；具體實(shí)現(xiàn)中，該信號換能器通過線圈將微弱機(jī)械振動波信號轉(zhuǎn)換為電信號，實(shí)現(xiàn)由機(jī)械能到電能的轉(zhuǎn)換；
[0024]所述信號輸入電路與所述初級信號放大電路電連接，并向所述初級信號放大電路輸出微弱電壓信號；具體實(shí)現(xiàn)中，該信號輸入電路接收所述信號換能器輸出的電信號，提高信號基準(zhǔn)電壓，同時(shí)提供穩(wěn)壓保護(hù)；
[0025]所述初級信號放大電路與所述濾波電路電連接，并向所述濾波電路輸出處理后的信號；具體實(shí)現(xiàn)中，該初級信號放大電路將所述信號輸入電路輸出的微弱電壓信號進(jìn)行初級放大，整形處理；
[0026]所述濾波電路與所述次級信號放大電路電連接，并向所述次級信號放大電路輸出處理后的信號；具體實(shí)現(xiàn)中，該濾波電路將所述初級信號放大電路輸出的信號進(jìn)行低通濾波，濾除聞?lì)l噪聲；
[0027]所述次級信號放大電路與所述信號輸出電路電連接，并向所述信號輸出電路輸出處理后的信號；具體實(shí)現(xiàn)中，該次級信號放大電路將所述濾波電路輸出的信號進(jìn)行二次放大，通過所述次級信號放大電路進(jìn)一步提高信號的信噪比；而所述信號輸出電路進(jìn)一步將所述次級信號放大電路輸出的信號進(jìn)行保護(hù)輸出。
[0028]另外，在具體實(shí)現(xiàn)過程中，上述的初級信號放大電路可以采用帶寬增益較大的運(yùn)算放大器搭建而成的儀用放大器。
[0029]上述的次級信號放大電路可以采用三極管與二極管搭建而成的放大整形電路，提高信號的信噪比。
[0030]下面以具體的實(shí)例來說明本實(shí)用新型實(shí)施例微弱機(jī)械振動波信號處理電路及其構(gòu)成:
[0031]如圖2所示為信號輸入電路的電路示意圖，結(jié)合圖2:通常信號換能器撿拾的回波信號的電壓信號比較微弱，一般只有IOmV (毫伏)左右，本實(shí)用新型電路設(shè)計(jì)采用單電源供電，信號輸入電路通過電阻R21、電阻R22對電壓VCC分壓實(shí)現(xiàn)對信號換能器撿拾的電壓信號的VCC/2偏置電壓設(shè)置，同時(shí)電阻R24、電阻R25提供相應(yīng)的阻抗匹配，以使得到的微弱信號能夠以最強(qiáng)的能量傳遞到集成運(yùn)算放大器。如圖2所示，電容C21、電容C22、電容C23、電容C24主要是起濾波的作用；D1、D2、D3為穩(wěn)壓二極管三重防護(hù)設(shè)計(jì)，防止大電壓竄入損壞后續(xù)放大電路。
[0032]如圖3所示為初級信號放大電路的電路示意圖，結(jié)合圖3:初級信號放大電路是由三個(gè)運(yùn)算放大器組成的儀用放大器，在降低電路設(shè)計(jì)成本的同時(shí)，比普通的儀用放大器的帶寬增益要提高很多。采用差分信號放大，能夠有效的抑制共模干擾。設(shè)有輸入正端+、輸入負(fù)端-、VCC端、輸出端OUT、接地端GND，所述的輸入正端+接在ICl的3腳，所述的輸入負(fù)端-接在ICl的5腳，經(jīng)過C33、C34隔直電容，差分信號輸入運(yùn)算放大器IC2B的5腳、6腳，對信號進(jìn)行放大處理。所述的VCC端與電源正極連接，所述的接地端GND與地連接，所述的輸出端OUT為IC2B的7腳輸出。通過調(diào)節(jié)電阻R32、R34、R37可以調(diào)節(jié)初級信號放大電路的放大倍數(shù)，以針對不同幅度的電信號進(jìn)行放大處理。
[0033]如圖4所示為濾波電路的電路示意圖，結(jié)合圖4:通過R41、C41組成RC低通濾波器，對初級信號放大電路輸出的信號噪聲進(jìn)行濾波處理。
[0034]如圖5所示為次級信號放大電路的電路示意圖，結(jié)合圖5:主要使用三極管、電阻、二極管實(shí)現(xiàn)濾波、放大功能，設(shè)有輸入正端IN+、VCC端、輸出端OUT、接地端GND，所述的輸入正端IN+接在電阻R51與電阻R53之間，所述的VCC端與電源正極連接，所述的接地端GND與地連接，所述的輸出端OUT為D55的陰極。通過三極管Q51的基極電壓進(jìn)一步濾除基線附近的噪聲，同時(shí)使Q51、Q52工作與飽和放大狀態(tài)，對信號放大的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對信號的濾波，得到信噪比非常高的有效信號。
[0035]如圖6所示為信號輸出電路的電路示意圖，結(jié)合圖6:同向跟隨器的設(shè)計(jì)是為了進(jìn)一步提高信號的驅(qū)動能力，D51、D52、D53為穩(wěn)壓二極管的三重防護(hù)設(shè)計(jì)，防止大電壓竄入損壞放大電路。
[0036]綜上所述，本實(shí)用新型實(shí)施例提供微弱電信號的放大及優(yōu)化處理，通過信號輸入電路、初級信號放大電路、濾波電路、次級信號放大電路、信號輸出電路，最終得到信噪比足夠好的有效電壓信號，進(jìn)而提高傳感器及變送器儀表的測量精度。
[0037]以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本實(shí)用新型披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種微弱機(jī)械振動波信號處理電路，其特征在于，所述處理電路包括信號換能器、信號輸入電路、初級信號放大電路、濾波電路、次級信號放大電路和信號輸出電路，其中: 所述信號換能器與所述信號輸入電路電連接，并向所述信號輸入電路輸出電信號； 所述信號輸入電路與所述初級信號放大電路電連接，并向所述初級信號放大電路輸出微弱電壓信號； 所述初級信號放大電路與所述濾波電路電連接，并向所述濾波電路輸出處理后的信號; 所述濾波電路與所述次級信號放大電路電連接，并向所述次級信號放大電路輸出處理后的信號； 所述次級信號放大電路與所述信號輸出電路電連接，并向所述信號輸出電路輸出處理后的信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述微弱機(jī)械振動波信號處理電路，其特征在于， 所述初級信號放大電路采用帶寬增益較大的運(yùn)算放大器搭建而成的儀用放大器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述微弱機(jī)械振動波信號處理電路，其特征在于， 所述次級信號放大電路采用三極管與二極管搭建而成的放大整形電路。
【文檔編號】H03F1/26GK203537321SQ201320566763
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月12日
【發(fā)明者】鄧君, 王興昆, 劉寶洪, 姜云賀, 谷怡然 申請人:北京京儀海福爾自動化儀表有限公司