[发明专利]一种用于ICP加速度传感器的信号调理装置

说明书

技术领域

本发明涉及ICP加速度传感器技术领域，特别涉及一种用于ICP加速度传感器的信号调理装置。

背景技术

ICP加速度传感器是内装微型IC集成电路放大器的压电加速度传感器，它将传统的压电加速度传感器与电荷放大器集于一体，能直接和记录、显示和采集设备连接，简化了测试系统，提高了测试精度和可靠性。ICP加速度传感器由于具有体积小、低频特性好、安装方便、性价比高等特点，被广泛用于航天、航空、车船、机械、桥梁、石油、化工等测量领域。

信号调理器的作用是为传感器提供激励源及对传感器信号进行预处理，ICP加速度传感器由于自身的特点，其信号调理器与其它传感器信号调理器要求和功能不一致，ICP加速度传感器信号调理器的模块及其功能如下：

传感器驱动：ICP加速度传感器需要外界提供18-28V电压2-20mA恒流电源激励其自身电路。

隔离：ICP传感器输出信号中含有8-12V直流偏置电压，而实际测试中需要的是交流信号，因此需要通过交流耦合电路消除直流偏置电压。

滤波：根据奈奎斯特采样定理，采样频率需大于信号中最高频率的2倍，采样后的数字信号才能完整保留原信号的信息。因此，工程中一般采用低通滤波器来避免模拟信号转化为数字信号时发生混叠。

放大：对于较弱的有用电压信号可以通过放大以提高数据采集的精度。

ICP加速度传感器、信号调理器、数据采集仪、电脑及采集分析软件组合后在工业中被广泛用于产品质量测试、设备故障诊断、转子动平衡等。

目前，现有的ICP加速度传感器信号调理器供电基本上都是由220V电压通过降压整流为24V直流，不便于便携式故障诊断仪配套使用。在转子动平衡中，不平衡点相位测量的准确与否关系到动平衡的成败与平衡精度。信号调理器中的滤波电路会使不同频率信号产生相移，从而影响相位测量的准确性，现有的ICP加速度传感器信号调理器对信号相位影响较大，相位测量误差较大，动平衡精度较低。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述的技术问题。

为此，本发明的目的在于提出一种用于ICP加速度传感器的信号调理装置，可保证一定范围内信号通过该信号调理装置后相位变化绝对值小于0.2度，从而在转子动平衡中降低由于相移引起的平衡误差，提高动平衡精度。

为达到上述目的，本发明实施例提出的用于ICP加速度传感器的信号调理装置，包括：转换开关；分别为所述信号调理装置供电的第一电源模块和第二电源模块，所述第一电源模块和所述第二电源模块分别与转换开关相连；用于输出恒定电流的恒流源模块，所述恒流源模块与所述转换开关相连，在所述转换开关的控制下与所述第一电源模块或所述第二电源模块接通；将所述ICP加速度传感器接入所述信号调理装置的传感器接口模块，所述传感器接口模块与所述ICP加速度传感器相连，所述ICP加速度传感器在工作时根据所述恒定电流输出检测信号；将所述ICP加速度传感器输出的所述检测信号进行隔离过滤以生成交流电压信号的交流耦合模块，所述交流耦合模块与所述传感器接口模块相连；将所述交流电压信号进行低通滤波和放大处理的滤波及放大模块，所述滤波及放大模块与所述交流耦合模块相连；用于将低通滤波和放大处理过的交流电压信号进行输出的信号输出模块，所述信号输出模块与所述滤波及放大模块相连；以及为所述滤波及放大模块供电的集成运放供电模块，所述集成运放供电模块与所述滤波及放大模块相连。

根据本发明实施例提出的用于ICP加速度传感器的信号调理装置，可以根据需要设定滤波及放大模块的幅频相频参数，保证一定频率范围内的信号通过该信号调理装置滤波后相位变化绝对值小于0.2度，从而在转子动平衡中降低由于相移引起的平衡误差，提高了动平衡精度。

其中，在本发明的一个实施例中，所述第一电源模块通过电池进行供电，所述第二电源模块通过交流市电进行供电。因此，本发明可以根据实际需要选择由电池供电或220V电源供电，满足用户不同用途需求。

具体地，在本发明的一个实施例中，所述传感器接口模块包括BNC连接器，所述BNC连接器与所述ICP加速度传感器相连。

优选地，在本发明的一个实施例中，所述交流耦合模块为一阶无源高通滤波电路，所述一阶无源高通滤波电路的截止频率的配置范围为0.6-1.2Hz。

优选地，在本发明的一个实施例中，所述滤波及放大模块为四阶Butterworth Sallen-Key有源低通滤波放大电路，根据需要设定所述滤波及放大模块的放大倍数、截止频率和幅频相频参数。