專利名稱：雙線圈4線制恒流型鋼弦自激激發(fā)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及振弦傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙線圈鋼弦激發(fā)電路。
背景技術(shù)：
雙線圈鋼弦激發(fā)電路(激發(fā)器)是與雙線圈自激型振弦傳感器配套使用的一個部 件，對保證能測到傳感器振弦頻率起著關(guān)鍵作用。以往其他廠家的雙線圈鋼弦激發(fā)電路多 用3芯屏蔽電纜連接傳感器里的激發(fā)線圈和感應(yīng)線圈，其中一根是公共"地線"，連接傳感 器外殼且接大地。鋼弦振動在感應(yīng)線圈里的感應(yīng)信號經(jīng)激發(fā)電路放大后以電壓形式輸出到 激發(fā)線圈，形成正反饋使鋼弦起振。 另中國專利98122129. 7公開了一種單線圈電流型振弦式傳感器和激發(fā)器，其構(gòu) 造是在殼體內(nèi)的工作膜上有與其絕緣的鋼弦，鋼弦中部旁邊設(shè)置一個磁感線圈，鋼弦的兩 端和線圈的兩端分別聯(lián)接在由差分放大器等元件組成的激發(fā)器上，激發(fā)器設(shè)置在二次儀表 中或設(shè)置在殼體內(nèi)。其優(yōu)點(diǎn)是傳感器工作電流很小，弦可以很短，體積可以很小，無倍頻干 擾，可靠性高，與二次儀表的連接電纜可達(dá)千米以上。特別適用于制造尺寸小的高壓液體壓 力傳感器和必須使用長電纜的力、壓力、位移傳感器。 還有中國專利93231212. 8也公開一種雙線圈鋼弦激發(fā)器，一種礦山中用于鋼弦 式傳感器中將壓力、位移等待測量轉(zhuǎn)換為頻率信號輸出的雙線圈鋼弦激發(fā)器，由感應(yīng)線圈、 激發(fā)線圈組成，在感應(yīng)線圈和激發(fā)線圈之間連接有限幅放大器、二極管和激發(fā)脈沖產(chǎn)生電 路，其中二極管的負(fù)極與限幅放大器中的運(yùn)放器的輸出端相連，正極與激發(fā)脈沖產(chǎn)生電路 中的電阻、電容相連。其優(yōu)點(diǎn)是元件少，耗電流小，激發(fā)能力強(qiáng)，尤其可以可靠地激發(fā)不銹鋼 弦。 現(xiàn)有技術(shù)中的激發(fā)器所存在的主要缺點(diǎn)是(l)激發(fā)輸出與感應(yīng)輸入共地線，電 纜長時激發(fā)輸出在公共地線電阻上的電壓降回輸?shù)捷斎攵送痣姶鸥蓴_振蕩，使得測 不到振弦的真實頻率而使傳感器失效；(2)實際上對鋼弦起激發(fā)作用的是通過激發(fā)線圈的 電流脈沖，電流脈沖越強(qiáng)推動鋼弦的力越大?，F(xiàn)輸出為電壓，電纜短時電阻小電流大激發(fā)強(qiáng) 而獲得頻率較高；電纜長時電阻大電流小激發(fā)弱而獲得的頻率較低，甚至不能激發(fā)。總之， 連接電纜不能太長，否則可能不激發(fā)或出現(xiàn)電磁干擾振蕩都使傳感器失效；而且長電纜時 測得的頻率比短電纜時低一些，獲得的頻率會受電纜長度影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題是如何提供一種雙線圈4線制恒流型鋼弦自激激發(fā)電
路，該電路能克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題，所獲頻率基本不受電纜長度影響。
本發(fā)明所提出的技術(shù)問題是這樣解決的提供一種雙線圈4線制恒流型鋼弦自激
激發(fā)電路，包括感應(yīng)線圈Ll和激發(fā)線圈L2，其特征在于，感應(yīng)線圈Ll的兩端通過一對雙絞
線連接到差動高增益運(yùn)放電路IC的輸入端，輸入端連接起衰減差模和共模干擾作用的電
阻衰減網(wǎng)絡(luò)，差動高增益運(yùn)放電路IC的輸出端連接電流大小可調(diào)的恒流功放電路的輸入端，恒流功放電路輸出峰值恒定的電流脈沖，并通過另一對雙絞線連接到所述的激發(fā)線圈
L2，獲得的鋼弦頻率信號從差動高增益運(yùn)放電路IC輸出端通過反相器U1輸出。 按照本發(fā)明所提供的雙線圈4線制恒流型鋼弦自激激發(fā)電路，其特征在于，所述
電阻衰減網(wǎng)絡(luò)包括第一電阻&、第二電阻R2和第三電阻&，第二電阻R2的兩端分別連接差
動高增益運(yùn)放電路的同相輸入端和反向輸入端，用來衰減差模干擾；第一電阻Ri的一端接
差動高增益運(yùn)放電路的反相輸入端，另一端接公共端，第三電阻1 3的一端分接差動高增益
運(yùn)放電路的同相輸入端，另一端接公共端，用于衰減共模干擾。 按照本發(fā)明所提供的雙線圈4線制恒流型鋼弦自激激發(fā)電路，其特征在于，電流
大小可調(diào)恒流功放電路包括電阻Rp第一硅二極管D^第二硅二極管D^硅三極管BG和可
調(diào)電阻W，電阻R5接硅三極管BG基極，第一硅二極管D工和第二硅二極管D2串接后也連接硅
三極管BG基極，硅三極管BG的發(fā)射極接可調(diào)電阻W，構(gòu)成限流式三極管恒流電路，三極管集
電極輸出電流經(jīng)另一對雙絞線接激發(fā)線圈，電流的大小可由可調(diào)電阻W調(diào)節(jié)。 按照本發(fā)明所提供的雙線圈4線制恒流型鋼弦自激激發(fā)電路，其特征在于，差動
高增益運(yùn)放電路的同相輸入端連接有第四電阻1 2，第四電阻1 2的另一端接電壓。 按照本發(fā)明所提供的雙線圈4線制恒流型鋼弦自激激發(fā)電路，其特征在于，激發(fā)
電路保持懸空，不與電網(wǎng)與大地接觸。 本發(fā)明的感應(yīng)線圈通過一對雙絞線連接到激發(fā)電路的差動高增益運(yùn)放的輸入端， 同時在此端加接有電阻衰減網(wǎng)絡(luò)，差動運(yùn)放的輸出端接到電流大小可調(diào)的恒流功放的輸入 端，功放輸出峰值恒定的電流脈沖通過另一對雙絞線連接到傳感器里的激發(fā)線圈，整個電 路(含電源)最好保持浮空(不與電網(wǎng)及大地相連接)。本方案依據(jù)的原理是(l)前置 放大選用差動高增益運(yùn)放電路，有較好的抗共模干擾能力，可用4芯雙絞電纜中的一對雙 絞線連接傳感器的感應(yīng)線圈；功放輸出通過另一對雙絞線接激發(fā)線圈。不再有公共地線，而 且將輸出線路與輸入線路間的電感電容耦合大大降低；(2)用電阻衰減網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步降低可 能輸入的電磁干擾。以上(1)、(2)兩項措施的目的是使進(jìn)入差動運(yùn)放輸入端的電磁干擾電 壓比鋼弦微振動在感應(yīng)線圈中感應(yīng)輸出的電壓小，以保證鋼弦振動能順利弓I起正反饋而起 振；(3)將電壓輸出改為恒流輸出，無論電纜長短輸出到激發(fā)線圈的電流脈沖峰值都相同， 以保證長電纜時激發(fā)能力和短電纜一樣；(4)激發(fā)電路(含電源)保持浮空，可徹底排除來 自電網(wǎng)和大地地電的干擾，這對于自動測試系統(tǒng)十分重要。


圖1是本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述 本發(fā)明的實施例電原理圖如圖所示。其供電壓例如采用5V DC/DC隔離變換器單電 源供電，公共端為0V，Vcc = 5V。傳感器的感應(yīng)線圈Ll通過一對雙絞線接差動高增益運(yùn)放 電路的輸入端，R凡R3為電阻衰減網(wǎng)絡(luò)，R2兩端接運(yùn)放輸入端，其作用是衰減差模干擾；R2 、 R3 的一端分別接運(yùn)放的同相輸入端與反相輸入端，另一端接公共端，用于衰減共模干擾。電阻 R5、串連硅二極管接硅三極管BG基極，BG的發(fā)射極接有可調(diào)電阻W，構(gòu)成限流式三極管恒流電路，輸出電流經(jīng)另一對雙絞線接激發(fā)線圈L2，電流的大小可由W調(diào)節(jié)。 根據(jù)發(fā)明人提出的弱激發(fā)原理，當(dāng)逐漸調(diào)小激發(fā)電流脈沖峰值到某一值時，只存
在基頻振動而無倍頻成分；這時基頻/ = 7^/2￡^將由鋼弦應(yīng)力0、弦長L和弦密度P 決定，與電纜長短無關(guān)，與激發(fā)電路的電參數(shù)無關(guān)。這是一種理想情況，實際弦振動受到空 氣阻尼，因此繼續(xù)降低激發(fā)電流脈沖的峰值時，頻率還會降低。當(dāng)用1000米雙絞線電纜 和1米電纜測得的頻率差< 0. 1Hz時，這個電流就可以作為選定值。將所有激發(fā)電路的輸 出電流峰值都調(diào)為此值，基本可消除長電纜對頻率的影響，而且各個激發(fā)電路獲得的頻差 < 0. 1Hz，可以互換。 最后，電阻R4的一端接差動運(yùn)放同相輸入端，另一端接+5V。其作用是R4與感應(yīng)
線圈、R2及I^構(gòu)成分壓電路，給運(yùn)放輸入端以正偏壓，且使同相輸入端比反相輸入端的電位
略高，運(yùn)放處于良好放大狀態(tài)，可對微弱的振弦信號進(jìn)行高倍放大，使得選用LM2272甚至 LM272、LM358等單電源雙運(yùn)放100%都能可靠激發(fā)。若無此電阻LM2272有40%不能激發(fā)， 淘汰率很高。
權(quán)利要求
一種雙線圈4線制恒流型鋼弦自激激發(fā)電路，包括感應(yīng)線圈(L1)和激發(fā)線圈(L2)，其特征在于，感應(yīng)線圈(L1)的兩端通過一對雙絞線連接到差動高增益運(yùn)放電路(IC)的輸入端，輸入端連接起衰減差模和共模干擾作用的電阻衰減網(wǎng)絡(luò)，差動高增益運(yùn)放電路(IC)的輸出端連接電流大小可調(diào)的恒流功放電路的輸入端，恒流功放電路輸出峰值恒定的電流脈沖，并通過另一對雙絞線連接到所述的激發(fā)線圈(L2)，獲得的鋼弦頻率信號從差動高增益運(yùn)放電路(IC)輸出端通過反相器(U1)輸出。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙線圈4線制恒流型鋼弦自激激發(fā)電路，其特征在于，所述電阻衰減網(wǎng)絡(luò)包括第一電阻(r》、第二電阻(r2)和第三電阻og，第二電阻(r2)的兩端分別連接差動高增益運(yùn)放電路的同相輸入端和反向輸入端，用來衰減差模干擾；第一電阻(r》 的一端接差動高增益運(yùn)放電路的反相輸入端，另一端接公共端，第三電阻(r3)的一端分接 差動高增益運(yùn)放電路的同相輸入端，另一端接公共端，用于衰減共模干擾。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙線圈4線制恒流型鋼弦自激激發(fā)電路，其特征在于，電流 大小可調(diào)恒流功放電路包括電阻(r》、第一硅二極管(d》、第二硅二極管(d》、硅三極管 (bg)和可調(diào)電阻(w)，電阻(r5)接硅三極管(bg)基極，第一硅二極管(d》和第二硅二極管 (d2)串接后也連接硅三極管(bg)基極，硅三極管(bg)的發(fā)射極接可調(diào)電阻(w)，構(gòu)成限流 式三極管恒流電路，三極管集電極輸出電流經(jīng)另一對雙絞線接激發(fā)線圈，電流的大小可由 可調(diào)電阻(w)調(diào)節(jié)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙線圈4線制恒流型鋼弦自激激發(fā)電路，其特征在于，差動高增益運(yùn)放電路的同相輸入端連接有第四電阻og，第四電阻(r2)的另一端接電源正極。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雙線圈4線制恒流型鋼弦自激激發(fā)電路，包括感應(yīng)線圈L1和激發(fā)線圈L2，其特征在于，感應(yīng)線圈L1的兩端通過一對雙絞線連接到差動高增益運(yùn)放電路的輸入端，輸入端連接起衰減差模和共模干擾作用的電阻衰減網(wǎng)絡(luò)，差動高增益運(yùn)放電路的輸出端連接電流大小可調(diào)的恒流功放電路的輸入端，恒流功放電路輸出峰值恒定的電流脈沖，并通過另一對雙絞線連接到所述的激發(fā)線圈L2，獲得的鋼弦頻率信號從運(yùn)放輸出端通過反相器輸出。該電路能克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題，所獲頻率基本不受電纜長度影響。
文檔編號G01D5/12GK101762286SQ20101002805
公開日2010年6月30日 申請日期2010年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月8日
發(fā)明者白泰禮, 鄧鐵六 申請人:鄧鐵六;白泰禮