一種icp振動(dòng)傳感器模擬信號(hào)發(fā)生裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本實(shí)用新型涉及一種模擬信號(hào)發(fā)生裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，隨著電子技術(shù)及傳感器技術(shù)的高速發(fā)展，ICP振動(dòng)傳感器以其低成本、小體積、高性能等優(yōu)勢(shì)廣泛應(yīng)用于諸多領(lǐng)域。相比較傳統(tǒng)的振動(dòng)傳感器，ICP振動(dòng)傳感器在壓電式振動(dòng)傳感器基礎(chǔ)上內(nèi)置集成電路，將敏感的振動(dòng)信號(hào)由電荷信號(hào)轉(zhuǎn)換為低阻的電壓信號(hào)輸出，具有噪聲小、體積小、抗干擾能力強(qiáng)和遠(yuǎn)距離測(cè)量等優(yōu)勢(shì)。
[0003]ICP振動(dòng)傳感器與信號(hào)變換、A/D采集等設(shè)備組成力學(xué)環(huán)境測(cè)量系統(tǒng)，具備衛(wèi)星在軌振動(dòng)參數(shù)采集、編碼、存儲(chǔ)功能，并能夠利用數(shù)傳通道下傳測(cè)量數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)振動(dòng)參數(shù)的測(cè)量。在實(shí)際工程應(yīng)用中，由于技術(shù)及成本的限制，在對(duì)力學(xué)環(huán)境測(cè)量系統(tǒng)的故障進(jìn)行診斷時(shí)，往往只能通過敲擊ICP振動(dòng)傳感器來(lái)進(jìn)行定性的分析，從而導(dǎo)致分析結(jié)果的片面性和不確定性。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供了一種ICP振動(dòng)傳感器模擬信號(hào)發(fā)生裝置，解決了在空間飛行器力學(xué)參數(shù)測(cè)量領(lǐng)域測(cè)試手段單一的問題，為ICP振動(dòng)傳感器測(cè)試提供模擬信號(hào)，原理簡(jiǎn)單、靈活性通用性強(qiáng)、低成本。
[0005]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案:一種ICP振動(dòng)傳感器模擬信號(hào)發(fā)生裝置，包括:正弦波發(fā)生電路、幅度調(diào)節(jié)及偏置電路和阻抗匹配電路;正弦波發(fā)生電路采用文氏電橋振蕩器原理，基于CMOS軌對(duì)軌運(yùn)算放大器構(gòu)建，產(chǎn)生正弦波電壓信號(hào)Ul并將正弦波電壓信號(hào)Ul輸出給幅度調(diào)節(jié)及偏置電路;幅度調(diào)節(jié)及偏置電路對(duì)正弦波發(fā)生電路產(chǎn)生的電壓信號(hào)進(jìn)行零位調(diào)節(jié)和放大，輸出調(diào)節(jié)后的電壓信號(hào)U2到阻抗匹配電路;阻抗匹配電路對(duì)電壓信號(hào)U2進(jìn)行輸出限幅和阻抗變換。
[0006]所述正弦波發(fā)生電路包括運(yùn)算放大器N1、電阻Rl、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電容Cl、電容C2、電容C3、二極管Vl、二極管V2;運(yùn)算放大器NI的負(fù)電源接地，正電源電壓為+12V;電阻R5—端與運(yùn)算放大器NI的反相輸入端連接，另一端與運(yùn)算放大器NI的輸出端連接;二極管Vl的陽(yáng)極與二極管V2的陰極相連，二極管Vl的陰極與二極管V2的陽(yáng)極相連;二極管Vl的陰極和二極管V2的陽(yáng)極的公共端連接運(yùn)算放大器NI的輸出端，二極管Vl的陽(yáng)極和二極管V2的陰極的公共端與電阻R6串聯(lián)后與運(yùn)算放大器NI的反相輸入端連接；電容C3—端接地，另一端與電阻R4串聯(lián)后與運(yùn)算放大器NI的反相輸入端連接；電阻R2—端接入+12V電壓，另一端與運(yùn)算放大器NI的同相輸入端相連;電容C2與電阻R3并聯(lián)，一個(gè)公共端接地，另一個(gè)公共端與運(yùn)算放大器NI的同相輸入端相連；電阻Rl—端連接運(yùn)算放大器NI的同相輸入端，另一端與電容Cl串聯(lián)后與運(yùn)算放大器NI的輸出端相連;運(yùn)算放大器NI輸出端輸出正弦波電壓信號(hào)Ul。
[0007]所述幅度調(diào)節(jié)及偏置電路包括電阻R7、電阻R8、電阻R9、電阻RlO、電阻Rl 1、電阻R12、電阻R13、電阻R14、電容C4、電容C5、運(yùn)算放大器N2;電阻R7、電容C4、電阻Rll串聯(lián)后，一端與正弦波發(fā)生電路的輸出端連接，另一端與運(yùn)算放大器N2的同相輸入端連接；電阻R8—端接地，另一端與電容C4、電阻R7的公共端相連；電阻RlO—端接地，另一端與電容C4、電阻Rll的公共端相連；電阻R9—端接入+5V電壓，另一端與電容C4、電阻Rll的公共端相連;運(yùn)算放大器N2的負(fù)電源端接地，正電源端接入+12V電壓；電容C5兩端分別與運(yùn)算放大器N2的反相輸入端和輸出端連接；電阻R12—端接地，另一端與運(yùn)算放大器N2的反相輸入端連接；電阻R14—端與運(yùn)算放大器N2的輸出端連接，電阻R13—端與運(yùn)算放大器N2的反相輸入端連接，另一端與電阻R14未與運(yùn)算放大器N2的輸出端連接的一端連接，電壓信號(hào)U2從電阻R14和電阻Rl 3的公共端輸出。
[0008]所述阻抗匹配電路包括電阻R15、二極管V3、三極管V4; 二極管V3陰極接+5V電壓，陽(yáng)極接輸入的電壓信號(hào)U2，輸入的電壓信號(hào)U2接三極管V4的基極，電阻R15串接在三極管V4的集電極，另一端接地，三極管V4的發(fā)射極輸出電壓Uout。
[0009]所述阻抗匹配電路輸出電壓Uout范圍為O?5V，偏置電壓為2.5V±0.1V，限幅電壓范圍為OV?5.3V。
[0010]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0011](I)本實(shí)用新型的ICP振動(dòng)傳感器模擬信號(hào)發(fā)生裝置，產(chǎn)生頻率為70Hz?1400Hz可調(diào)、偏置電壓為2.5V±0.1V、幅度為O?5V的正弦信號(hào)，為空間飛行器力學(xué)參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)試提供依據(jù)，解決了現(xiàn)有設(shè)備無(wú)法對(duì)力學(xué)參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行精確分析的問題；
[0012](2)本實(shí)用新型的ICP振動(dòng)傳感器模擬信號(hào)發(fā)生裝置，可根據(jù)實(shí)際測(cè)量系統(tǒng)采樣率的需求，設(shè)置正弦波信號(hào)的幅值與頻率，便于信號(hào)的記錄和采集，提高了產(chǎn)品開發(fā)的靈活性和通用性，降低了產(chǎn)品生產(chǎn)和調(diào)試的復(fù)雜程度；
[0013](3)本實(shí)用新型的ICP振動(dòng)傳感器模擬信號(hào)發(fā)生裝置，針對(duì)ICP振動(dòng)傳感器的特點(diǎn)設(shè)計(jì)阻抗轉(zhuǎn)換電路，具有體積小、誤差小、轉(zhuǎn)換精度高等優(yōu)點(diǎn)；
[0014](4)本實(shí)用新型的ICP振動(dòng)傳感器模擬信號(hào)發(fā)生裝置，可采用電池供電，主要構(gòu)成元器件為運(yùn)算放大器、電阻、電容、二極管和三極管等，最大可擴(kuò)展至52路，具有靈活性、通用性強(qiáng)的特點(diǎn)，在體積有限、工作環(huán)境特殊及測(cè)量通路較多的情況下具有廣闊的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0015]圖1為本實(shí)用新型原理框圖；
[0016]圖2為本實(shí)用新型正弦波發(fā)生電路的示意圖；
[0017]圖3為本實(shí)用新型幅度調(diào)節(jié)及偏置電路的示意圖；
[0018]圖4為本實(shí)用新型阻抗匹配電路的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0020]如圖1所示為本實(shí)用新型一種ICP振動(dòng)傳感器模擬信號(hào)發(fā)生裝置的原理框圖。一種ICP振動(dòng)傳感器模擬信號(hào)發(fā)生裝置，包括正弦波發(fā)生電路、幅度調(diào)節(jié)及偏置電路和阻抗匹配電路，三個(gè)電路串聯(lián)。正弦波發(fā)生電路:采用文氏電橋振蕩器原理，基于CMOS軌對(duì)軌的運(yùn)算放大器構(gòu)建，產(chǎn)生頻率70Hz?1400Hz可調(diào)的正弦波電壓信號(hào)。使用發(fā)光二極管替代增益設(shè)定電阻，以減小失真。正弦波發(fā)生器輸出給幅度調(diào)節(jié)及偏置電路。幅度調(diào)節(jié)及偏置電路:對(duì)正弦波發(fā)生電路產(chǎn)生的電壓信號(hào)進(jìn)行零位調(diào)節(jié)和放大，輸出調(diào)節(jié)后的電壓信號(hào)到阻抗匹配電路。阻抗匹配電路:對(duì)經(jīng)過幅度調(diào)節(jié)及偏置電路的電壓信號(hào)進(jìn)行輸出限幅和阻抗變換，以適應(yīng)力學(xué)環(huán)境采編存儲(chǔ)單元的要求。所述放大電路為同相比例放大電路。
[0021]如圖2所示為本實(shí)用新型正弦波發(fā)生電路，是一個(gè)帶有非線性反饋的文氏電橋振蕩器。運(yùn)算放大器NI的負(fù)電源接地，正電源電壓為+12V;電阻R5—端與運(yùn)算放大器NI的反相輸入端連接，另一端與運(yùn)算放大器NI的輸出端連接;二極管Vl的陽(yáng)極與二極管V2的陰極相連，二極管Vl的陰極與二極管V2的陽(yáng)極相連;二極管Vl的陰極和二極管V2的陽(yáng)極的公共端連接運(yùn)算放大器NI的輸出端，二極管Vl的陽(yáng)極和二極管V2的陰極的公共端與電阻R6串聯(lián)后與運(yùn)算放大器NI的反相輸入端連接；電容C3—端接地，另一端與電阻R4串聯(lián)后與運(yùn)算放大器NI的反相輸入端連接；電阻R2—端接入+12V電壓，另一端與運(yùn)算放大器NI的同相輸入端相連;電容C2與電阻R3并聯(lián)，一個(gè)公共端接地，另一個(gè)公共端與運(yùn)算放大器NI的同相輸入端相連；電阻Rl—端連接運(yùn)算放大器NI的同相輸入端，另一端與電容Cl串聯(lián)后與運(yùn)算放大器NI的輸出端相連;運(yùn)算放大器NI輸出端輸出正弦波電壓信號(hào)Ul。電阻Rl、R3和電容Cl、C2形成RC串并聯(lián)電路網(wǎng)