[发明专利]开关电源噪声受抑制的磁致伸缩位移换能器

说明书

背景技术

以下讨论的内容仅仅是提供了背景信息，而不旨在用于帮助确定要求保护的主题的范围。

磁致伸缩位移换能器典型地安装在工业设备上，以用于感测机器零件的位移或水位感测浮子的位移。典型地在安装于机器或罐的外壳中容纳磁致伸缩位移电子装置。随着磁致伸缩位移换能器的应用范围的扩大，需要以越来越高的数据速率和更低的位移抖动水平来对位移采样，从而提高功耗。在过去，线性电源调节器曾用于外壳中，然而，随着数据速率的提高，外壳内的发热变得过量。曾使用开关功率调节器来减小发热，然而，开关调节器所产生的开关噪声不期望地提高了抖动水平。开关调节器的切换是自发的、可变的并且不与其他电路块同步，从而开关噪声脉冲的时间不可预测。需要在外壳中使用开关功率调节器的磁致伸缩位移换能器中进行高分辨率的、稳定的低抖动位移测量。

发明内容

提供了本发明内容和摘要以采用简化的形式来引入一些构思，以下在详细描述中将进一步描述这些构思。发明内容和摘要不旨在限定要求保护的主题的关键特征或基本特征，也不旨在用于帮助确定要求保护的主题的范围。此外，本文提供的描述以及要求保护的主题不应被解释为用于解决背景技术中所讨论的任何缺点。

公开了一种换能器组件。换能器组件包括换能器。换能器感测磁致伸缩元件上的重复脉冲并提供换能器输出脉冲串。

换能器组件包括换能器电路。换能器电路重复检测换能器输出脉冲串并提供表示位移的输出。

换能器组件包括能量存储器件。能量存储器件耦合至换能器电路的功率输出。换能器组件包括开关电源。开关电源耦合至能量存储器件。开关电源具有重复抑制状态，在所述重复抑制状态下抑制开关电源中的切换。

在另一实施例中，换能器组件包括时序电路。时序电路耦合至开关电源和换能器电路。时序电路提供了开关电源的重复抑制状态与换能器输出脉冲串的同步。

附图说明

图1示出了换能器组件。

图2示出了包括脉冲检测电路的换能器组件。

图3示出了包括门电路的换能器组件。

图3A示出了包括分压器的换能器组件。

图4示出了包括单触发电路(one-shot circuit)的换能器组件。

图5示出了与图4所示换能器组件相关联的时序图。

图6示出了换能器组件的位移输出上的开关噪声。

图7示出了换能器组件的框图。

图8示出了与图7所示的换能器组件相关联的时序图。

图9示出了与图7所示的换能器组件相关联的流程图。

具体实施方式

在下述实施例中，磁致伸缩换能器组件包括产生开关噪声的开关电源。当磁致伸缩换能器组件中的换能器电路接收换能器脉冲串的第一部分时，短暂地抑制开关电源中的切换，以便提供低噪声时间间隔，从而检测与偏置电平相交的换能器脉冲串的后续部分的定时。能量存储器件在切换受抑制的同时向换能器电路供电。在检测到定时之后，开关电源返回受抑制的操作。减小磁致伸缩换能器组件的输出的抖动，并提高分辨率。将讨论独立或以组合方式包括本发明实施例的多个方面。

图1示出了耦合至磁致伸缩元件102的换能器组件100。磁致伸缩元件102在磁体106的位移路径104旁边延伸，并感测磁体106的位移。磁体106附加到移动零件，如，移动的机器零件或罐中移动的浮子(未示出)。磁体106相对于磁致伸缩元件102移动。磁致伸缩元件102延伸到换能器组件100。电引线108、110提供沿着磁致伸缩元件102的长度方向流动的一系列重复电流脉冲112。

磁体106产生延伸到磁致伸缩元件102的外部磁场107。外部磁场107在第一方向上将相邻局部区域114磁化，所述第一方向近似横跨磁致伸缩元件102的长度方向。随着电流脉冲112经过磁致伸缩元件102，电流脉冲在磁致伸缩元件102中产生内部磁场。内部磁场足够大以至于可以克服来自磁体106的外部磁场107，局部区域114中的磁化方向突然地从近似横向方向变成围绕磁致伸缩元件102长轴的近似同心方向。由于磁致伸缩元件102的磁致伸缩特性，磁场方向的突然改变导致磁致伸缩元件102的相应的突然局部尺寸改变(机械脉冲)。