一種測量無源傳感器輸出信號的測量裝置及信號檢測系統制造方法及圖紙

本發明專利技術適用于信號檢測與處理技術領域，提供了一種測量無源傳感器輸出信號的測量裝置及信號檢測系統；該測量裝置包括：放大電路、驅動電路和微處理器；微處理器包括：定時器、模數轉換器和串行通信接口。本發明專利技術提供的測量裝置通過驅動電路根據微處理器輸出的方波信號輸出激勵電壓或電流并使得無源傳感器在激勵狀態和非激勵狀態之間周期性的工作；再通過微處理器將多個周期內無源傳感器兩種工作狀態的中間時刻得到的數字信號進行求差和平均計算，計算結果作為無源傳感器的輸出信號并通過串行通訊接口輸出給計算機處理；大大減小了干擾和噪聲的影響，有較大的信噪改善比和較高的測量精度。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于信號檢測與處理
，更具體地，涉及一種測量無源傳感器輸出信號的測量裝置及信號檢測系統。
技術介紹
在大量工業現場和科研試驗中，無源傳感器常因工作環境具有較強干擾而導致較大的測量誤差，例如光纖結冰傳感器極易受背景光干擾的影響，光源發光強度也易發生波動。同時，無源傳感器測量電路本身也因工作環境條件的變化而導致測量誤差，例如前置放大電路的零點電壓會隨溫度的變化而漂移
技術實現思路
針對現有技術的缺陷，本專利技術的目的在于提供一種測量無源傳感器輸出信號的測量裝置，旨在解決現有的測量裝置因工作環境條件的變化導致測量誤差的問題。為實現上述目的，本專利技術提供了一種用于測量無源傳感器輸出信號的測量裝置，包括放大電路、驅動電路和微處理器；所述微處理器包括定時器、模數轉換器和串行通信接口 ；所述放大電路的輸入端與無源傳感器連接，所述放大電路的輸出端與所述模數轉換器連接；所述驅動電路的輸入端與所述定時器連接，所述驅動電路的輸出端與所述無源傳感器連接；所述串行通信接口與外部的計算機連接；所述驅動電路根據所述微處理器輸出的方波信號輸出激勵電壓或電流并使得所述無源傳感器在激勵狀態和非激勵狀態之間周期性的工作；所述放大電路將所述無源傳感器輸出的電信號放大為模擬電壓信號；所述模數轉換器將所述模擬電壓信號轉換為數字信號；所述微處理器將多個周期內所述無源傳感器兩種工作狀態的中間時刻得到的數字信號進行求差和平均計算，計算結果作為所述無源傳感器的輸出信號并通過所述串行通訊接口輸出給計算機處理。更進一步地，所述無源傳感器為熱敏電阻、壓敏電阻、濕敏電容或光纖結冰傳感器。更進一步地，所述微處理器為單片機或DSP芯片。更進一步地，所述驅動電路包括第一電阻、第一電容、第一開關管；所述第一電阻的一端作為所述驅動電路的輸出端正極，所述第一電阻的另一端連接+5V電壓；所述第一電容的一端連接至所述+5V電壓，所述第一電容的另一端接地；所述第一開關管的控制端作為所述驅動電路的輸入端，所述第一開關管的第一端作為所述驅動電路的輸出端負極，所述第一開關管的第二端接地；所述第一開關管的控制端控制其第一端與第二端之間的導通。更進一步地，所述第一開關管為三極管，所述三極管的基極作為所述第一開關管的控制端，所述三極管的集電極作為所述第一開關管的第一端，所述三極管的發射極作為所述第一開關管的第二端。更進一步地，所述放大電路包括第二電阻、第三電阻、第二電容、第三電容、放大器、第一單向導通元件、第二單向導通元件；所述放大器包括8個端口，第I個端口依次通過第二電阻和第三電阻連接至第8端口，第2個端口作為所述放大電路的輸入端負極，第3個端口作為所述放大電路的輸入端正極，第4端口接-12V電壓，第4端口還通過第三電容接地，第5端口接地，第6端口作為所述放大電路的輸出端，第7端口連接+12V電壓，第7端口還通過所述第二電容接地；所述第一單向導通元件和所述第二單向導通元件依次連接在+3. 3V電壓與地之間，所述第一單向導通元件和所述第二單向導通元件的串聯連接端連接至所述放大器的第6端口。·更進一步地，所述第一單向導通元件為第一二極管，所述第一二極管的陰極連接+3. 3V電壓，所述第一二極管的陽極連接至所述放大器的第6端口。更進一步地，所述第二單向導通元件為第二二極管，所述第二二極管的陰極連接至所述放大器的第6端口，所述第二二極管的陽極接地。本專利技術提供的測量裝置通過驅動電路根據微處理器輸出的方波信號輸出激勵電壓或電流并使得無源傳感器在激勵狀態和非激勵狀態之間周期性的工作；再通過微處理器將多個周期內無源傳感器兩種工作狀態的中間時刻得到的數字信號進行求差和平均計算，計算結果作為無源傳感器的輸出信號并通過串行通訊接口輸出給計算機處理；大大減小了干擾和噪聲的影響，有較大的信噪改善比和較高的測量精度。本專利技術的另一目的在于提供一種信號檢測系統，包括依次連接的無源傳感器、測量裝置和計算機；所述測量裝置將所述無源傳感器的輸出信號輸出給計算機處理；該測量裝置為上述的測量裝置。采用上述測量裝置對無源傳感器的輸出信號進行測量，測量精度高、簡單可靠且成本低。附圖說明圖I是本專利技術實施例提供的測量無源傳感器輸出信號的測量裝置的模塊結構示意圖；圖2是本專利技術實施例提供的測量裝置中放大電路的具體電路圖；圖3是本專利技術實施例提供的測量裝置中微處理器的具體電路圖；圖4是本專利技術實施例提供的測量裝置中驅動電路的具體電路圖；圖5是本專利技術實施例提供的測量裝置應用于光纖結冰傳感器中的原理示意圖。具體實施例方式為了使本專利技術的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本專利技術進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本專利技術，并不用于限定本專利技術。為了使本專利技術的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本專利技術進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本專利技術，并不用于限定本專利技術。本專利技術提供的測量無源傳感器輸出信號的測量裝置主要應用于智能信號檢測與處理技術和可靠性測量
，該測量裝置是一種可消除或減小測量干擾和噪聲的高精度測量電路；具有普遍而明顯的現實意義。圖I示出了本專利技術提供的測量無源傳感器輸出信號的測量裝置的模塊結構，為了便于說明，僅示出了與本專利技術實施例相關的部分，詳述如下連接在無源傳感器I與計算機3之間的用于測量無源傳感器輸出信號的測量裝置2包括放大電路21、驅動電路23和微處理器22 ;微處理器22包括定時器222、模數轉換器221和串行通信接口 223 ;其中，放大電路21的輸入端與無源傳感器I連接，放大電路21的輸出端與模數轉換器221連接；驅動電路23的輸入端與定時器222連接，驅動電路23的輸出端與無源傳感器I連接；串行通信接口 223與外部的計算機3連接；驅動電路23根據微處理器22輸出的方波信號輸出激勵電壓或電流并使得無源傳感器I在激勵狀態和非激勵狀態之間周期性的工作；放大電路21將無源傳感器I輸出的電信號放大為模擬電壓信號；模數轉換器221將模擬電壓信號轉換為數字信號；微處理器22將多個周期內無源傳感器I兩種工作狀態的中間時刻得到的數字信號進行求差和平均計算，計算結果作為無源傳感器I的輸出信號并通過串行通訊接口 223輸出給計算機3處理。本專利技術提供的測量裝置是一種適用于無源傳感器的抗干擾測量電路，包括微處理器22、驅動電路23和放大電路21 ;微處理器22利用內部定時器222的比較單元產生恒定頻率的方波信號，并從IO端口輸出；驅動電路23接收到微處理器22產生的方波后輸出激勵方波，該方波既可以是電壓信號，也可以是電流信號。方波的高電壓或大電流使無源傳感器工作于激勵狀態，低電壓或小電流使無源傳感器工作于非激勵狀態。因此，無源傳感器I將在激勵狀態和非激勵狀態之間周期性地切換工作狀態；放大電路21具有高輸入阻抗、低噪聲特性，它將無源傳感器I輸出的電壓或電流信號放大為模擬電壓信號；該模擬電壓信號被微處理器22內部的模數轉換器221轉換為數字信號；微處理器22先計算無源傳感器I在同一個方波周期內激勵狀態與非激勵狀態的中間時刻模數轉換器得到的不同數字信號的差值，再計算包含許多個方波周期的一段時間內這些差值的平均值，此計算結果作為無源傳感器I的輸本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于測量無源傳感器輸出信號的測量裝置，其特征在于，包括放大電路、驅動電路和微處理器；所述微處理器包括定時器、模數轉換器和串行通信接口；所述放大電路的輸入端與無源傳感器連接，所述放大電路的輸出端與所述模數轉換器連接；所述驅動電路的輸入端與所述定時器連接，所述驅動電路的輸出端與所述無源傳感器連接；所述串行通信接口與外部的計算機連接；所述驅動電路根據所述微處理器輸出的方波信號輸出激勵電壓或電流并使得所述無源傳感器在激勵狀態和非激勵狀態之間周期性的工作；所述放大電路將所述無源傳感器輸出的電信號放大為模擬電壓信號；所述模數轉換器將所述模擬電壓信號轉換為數字信號；所述微處理器將多個周期內所述無源傳感器兩種工作狀態的中間時刻得到的數字信號進行求差和平均計算，計算結果作為所述無源傳感器的輸出信號并通過所述串行通訊接口輸出給計算機處理。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：葉林，鄒建紅，葛俊鋒，
申請(專利權)人：華中科技大學，
類型：發明
國別省市：