基于AD8601的电荷放大器的设计

设备的冲击和振动信号常用压电加速度传感器来获取.压电加速度传感器是高内阻传感器,仅能输出微弱的电荷信号,需要使用电荷放大器对电荷进行电荷-电压转换,方便后续的放大和处理.本文对电荷放大电路进行研究,进而提出基于AD8601的电荷放大器的设计方法.     

大气电场传感器信号放大电路的噪声分析与优化设计

为了解决大气电场传感器输出信号噪声大的问题,对一般电荷放大电路的噪声模型进行了深入研究,并且基于三维大气电场传感器的结构设计了低噪声信号放大电路;在万用板上对所设计的信号放大电路进行调试,通过替换电路中的积分电容,得到不同积分电容下传感器轴向感应电极的输出电压波形,并对输出波形进行对比分析,得到最理想的低噪声信号放大电路设计方案。     

基于电荷输出型压电传感器的冲击波超压存储测试系统

针对集成电路压电（ICP）型传感器抗振动和抗热冲击性能不足的问题,实验对比了高阻电荷型与 ICP 型压电传感器的抗振动以及抗热冲击干扰性能,发现电荷输出型相比于 ICP 型压电传感器对复杂测试环境有较好的抑制作用。采用电荷输出型压电传感器设计了存储测试装置及其抗振动、防潮的保护外壳。实验表明：设计的存储测试装置能可靠触发,可实现冲击波压力信号的采集、显示和回读。     

用模拟电子开关实现电荷放大器的程控化

加速度传感器的后续放大电路有两种：电压放大顺和电荷放大器,由于电荷放大器的输出灵敏度不受接线电缆长度的影响,故在实际中,电荷放大器比电压放大顺用得广泛。电荷放在器是一种利用反馈电容,把压电传感器输入的电荷转换为电压输出的一种放大器。本文介绍了利用模拟电子开关实现电荷放大器程控化的几种方法,并对每种方法进行了具体分析。     

压电薄膜传感器及其在心脏监测中的应用

介绍了应用有机高分子压电材料聚偏氟乙烯(PVDF)制作的压电传感器和结合电子线路进行的心音监测试验.压电薄膜传感器的设计利用了阻抗变换器,使PVDF膜的高阻抗输出变为低阻抗输出,输出阻抗为3kΩ左右,并在后续电子线路中设计了高信噪比的放大电路,可对信号进行有效的放大;配合单片机、存储器等芯片技术研制出初步监测心音心电信号的监测系统,能进行心音心电信号数据的采集、传送、处理.实验表明,该薄膜传感器与整机之间结构、性能完全匹配,该心音心电监测系统能够准确监测人体心音心电信号.     

拾音器用的压电陶瓷传感器

<正> 拾音器是电唱机的重要部件,而压电传感器又是拾音器的心脏部分。这种压电传感器的功能是将唱片音槽振动信号转变为电信号输出,以达到电唱机放音的目的。由于压电陶瓷传感器比其他类型的压电传感器具有制造容易、成本低、灵敏度高和在放音电路中不需要前置放大等优点,因此近几年来电唱机的拾音器中均采用了压电陶瓷传感器。     

基于压电传感器的零点漂移改善电路的研究

针对弹药发射及侵彻过程中高速大量程冲击信号的测量需求,设计了一种基于电荷传感器的高冲击弹载侵彻加速度测量电路,解决了常规弹载记录仪在侵彻过程中压电传感器因高过载而产生的严重信号值零点漂移的现象;通过对压电传感器的零点漂移现象的机理分析以及推导电荷转换等效电路中零点漂移电压的相关表达式,提出在前端采集的调理电路中用晶体管与运算放大器搭建了加推挽电流放大级的电荷放大器的方案,增强电路驱动能力,加快压电传感器放电速度;改善电路可替代例如小波分析等事后处理数据消除零点漂移的算法,在信号源头处解决零点漂移现象,并且实现在FPGA中搭建FIR滤波器对信号进行滤波,去除机械结构共振与传感器安装谐振造成的信号失真现象,满足测量常规弹药侵彻过程高过载连续动态特性的实时性测量,对研究这类工程问题的人员实现对测量电路改进具有指导意义。     

加速度传感器信号增益的软件实时控制

针对压电加速度传感器信号调理电路中标定过程繁琐、标定效率低下、系统在运行过程中输出信号增益不能改变的问题,提出了在前级电荷放大器之后添加一级可变增益运算放大器来实现输出信号增益的实时控制.利用微处理器上集成的模拟数字转换模块(A/D)检测压电加速度传感器输出信号的幅值,同时采用其集成的电流模式数/模转模块(IDAC)对...     

热释电红外测温系统设计

该系统以KDS9型热释电红外传感器作为核心部件,并利用它来实现非接触式测温。其测量原理是采用红外探测器将被测物体的红外辐射能量转换成微弱的电荷信号,再通过场效应管复合放大电路对该电荷信号进行放大和阻抗变换,将其转换为电压输出形式;采用LM358运算放大器组成带通滤波电路及积分电路对信号进行积分、检测,并保持其峰值;利用...     

床垫式睡眠监测系统及信号处理方法

为解决非接触式睡眠监测系统中混合信号的可靠获取以及生理特征参数的有效分离和识别等问题,采用压电薄膜传感器获取人体睡眠状态下压力信号,并采用电荷放大电路和信号调理电路进行实时采集;信号处理过程中先利用经验小波变换方法分离心冲击(BCG)和呼吸信号等单一模态分量,然后使用K-means算法对分离出的心冲击信号中不同类型的波峰聚类,进而通过平均心跳周期计算心率.实验结果表明,所设计的监测系统具有较强的自适应性,能有效提取呼吸和心跳信号.     

压电式加速度传感器振动信号采集系统

针对变压器产生的振动信号的特征,设计了一种基于压电式加速度传感器的变压器振动信号采集系统。以振动控制台为试验对象,利用此系统对控制台输出的振动信号进行采集,并用快速傅里叶变换对采集到的振动信号进行分析。实验结果表明：该系统将压电式加速度传感器输出的电荷信号转换成了标准的电压信号,能够准确、实时地采集振动信号,为变压器故障在线监测奠定了基础。     

压电传感器前置放大电路分析

介绍了压电传感器的基本工作原理和基本用途,然后分别介绍了两种前置放大电路。这两种前置放大电路可用以对压电传感器所产生的极其微弱的信号进行直接放大,最后对这两种放大电路的放大原理进行了详细的分析,并通过对比给出了它们的优缺点以及各自所适用的场合。     

激光反射测微小振动的纳伏级信号采集系统

噪声是影响微小振动测量系统准确度的因素之一,为了降低测量微小振动的噪声,设计了一个测量纳伏级信号的采集系统。该系统的传感器输出为纳伏级信号,极易被噪声淹没,因此将系统传感器输出的纳伏级信号经过跨阻放大电路和低通滤波电路去除传感过程引入的噪声,再由单端转差分和模数转换电路将其转换成数字信号,输入至STM32F407ZGT6进行并行处理、滤波和计算,消除硬件电路引入的噪声,从而准确提取微小振动的幅值信息,并最终通过串口通信上传至上位机进行存储和显示。利用压电陶瓷振动台对系统性能进行实验测试,对振幅为50 μm,频率为10 Hz的单频正弦振动信号,系统的测量精度达2‰。该系统可实现短距离微米级振动的快速非接触测量,可应用于航空、海洋等多个领域。     

压电传感器信号调理及输出芯片设计

为了提高压电传感器测量系统的集成度,采用1μm高压双极—互补金属氧化物半导体—双重扩散金属氧化物半导体(BCD)工艺,设计了一种适用于压电传感器的信号调理及输出芯片.集成了电压放大型阻抗变换电路、可调增益放大电路、二线制电流输出电路.仿真结果表明:芯片具有输入阻抗高,单位增益带宽大,总增益可调范围广等特点,在12~24 V宽供电范围下可正常工作,耗电仅为3.1 mA.     

PVdF压电薄膜脉搏传感器的研制

主要讨论了能同时感受寸、关、尺三部位脉搏信号的仿生手诊用的PVdF压电薄膜传感器,并从新的角度剖析了PVdF和电荷放大器的工作原理.所设计的线性化修正的电荷放大电路和其他信号调理电路,又考虑到脉搏波形的整形,并专门进行了消噪处理,提高了测量的灵敏度,有效地抑制了非线性失真.     

基于PVDF压电薄膜灵巧手触觉传感器的研究

研制一种可以感知触滑觉的传感器,该传感器由PVDF薄膜制作,因其柔顺的表面及小巧的尺寸使之能粘贴在手指上.信号处理电路对薄膜产生的微弱电荷信号进行转换、滤波、放大.软件程序采集并分离触滑觉信号,根据特征值的大小判断是否输出相应的感觉信息.     

一种蓝牙网关产品的实现

基于WiFi芯片和蓝牙芯片设计了一款蓝牙网关产品,它具备后备锂电池供电功能,在外接电源断电的情况下能够自动切换到电池供电并保持周边智能家居传感器设备与蓝牙网关正常通信。为了应对复杂的家居环境,它还集成有功率放大PA芯片,可实现RF信号的放大输出与全屋蓝牙信号覆盖。并集成有压电蜂鸣片驱动电路和压电蜂鸣片报警电路,可实现80 dB以上的报警音量输出与智能家居应用场景集中报警功能,降低周边智能传感器设备成本。     

自供电的同步电荷提取电路的优化设计

利用压电元件的压电效应将外界振动产生的机械能转化为电能是当前一种有效的俘能方法。将压电元件表面累积的电荷进行有效提取是这种俘能方法的关键。因此,高效的电荷提取电路的设计显得特别重要。本文提出了一种自供电同步电荷提取电路SP-OSCE（Self-Powered Optimized Synchronous Charge Extraction Circuit）,使用两个无源的极值检测电路检测压电元件输出信号的正负极值并在极值点进行能量提取。所提出的SP-OSCE电路采用整流电路、极值检测电路元件复用的方法,从而避免了传统的整流桥结构;电路不但提取了压电元件受夹电容中的电荷,而且将检测电容中所积累的电荷提取到电感上,提高了能量的转换效率。通过Multisim建模仿真验证了所设计电路的有效性,进而进行了物理验证,实验表明与仿真结果相吻合。     

自供电压电电磁混合能量俘获电路

在能量俘获电路设计中,采用混合能量俘获可提高电路输出功率和可靠性,但存在需要外加电源、控制电路复杂等问题。针对压电和电磁能俘获,本文在基于同步翻转电荷提取的结构基础上,提出了自供电压电电磁混合能量俘获电路(Dual Source-Synchronous Inversion and Charge Extraction, DS-SICE)。电路工作原理如下：在振动的正半周期,压电电压达到峰值时,利用电磁能作为辅助对压电上的电压进行翻转;在振动的负半周期,采用同步电荷提取结构(Synchronous Electric Charge Extraction, SECE),提取压电片和电磁发电机的能量。所提出的DS-SICE电路在增加输出功率的同时,减少了负载依赖性,实现了两者能量源的协同作用。仿真和实验测试结果表明,所提出的电路可以实现压电振动能和电磁能的同步采集。较之于标准能量俘获电路最大输出功率,电路的效率提高2.7倍,并且降低了对负载的依赖性。     

基于FPGA的信号调理器

提出了一种基于FPGA的智能化信号调理器的设计方法。该方案根据不同传感器,选择相对应的电流,电压和电荷放大电路对输入信号进行放大,输出到AD7264采样,经FPGA滤波等处理。输出方式有两种：直接用以太网接口或CAN接口输出的数字信号,或者经AD5422转换成标准的电流电压信号输出。详细描述了硬件部分的设计与实现,给出了电路原理图。在实际运用中,该调理器具有良好的性能和高度的可靠性,具有广阔的运用前景和推广价值。