[发明专利]压电或驻极体感测设备

权利要求书

1.一种压电和/或驻极体感测设备(10)，包括

压电和/或驻极体换能器(12)，其用于产生响应于机械刺激的测量电流，以及，

控制和评估电路，其被连接到所述换能器；所述控制和评估电路包括跨阻抗放大器(14)，所述跨阻抗放大器具有第一输入端和第二输入端，所述换能器被可操作地连接在所述第一输入端与参考节点之间；以及电波形发生器(22)，其用于生成与所述测量电流在频谱上分开的电波形，所述电波形发生器被可操作地连接在所述第二输入端与所述参考节点之间；所述跨阻抗放大器被配置为控制所述第一输入端，使得在所述第一输入端与所述第二输入端之间的电势差被消除，并且输出关于所述参考节点处的电势的输出电压，所述输出电压指示流过所述换能器的电流；

其特征在于，所述控制和评估电路被配置为在所述输出电压中识别所述输出电压中指示所述测量电流的第一分量，并且识别所述输出电压的第二分量，所述第二分量与所述第一分量在频谱上分开并指示由所述波形的生成而导致的电流；并且

其特征还在于，所述控制和评估电路被配置为基于所述第二分量来检测短路或断线中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的感测设备，其中，所述控制和评估电路包括用于识别所述第一分量的处理链，用于识别所述第一分量的所述处理链包括被可操作地连接到所述跨阻抗放大器的滤波器(24)，所述滤波器被配置为用于抑制所述第二分量。

3.根据权利要求1或2所述的感测设备，其中，所述控制和评估电路包括用于识别所述第二分量的处理链，用于识别所述第二分量的所述处理链包括对所述波形进行同步的同步整流器(28、30)。

4.根据权利要求1或2所述的感测设备，其中，所述控制和评估电路包括用于识别所述第二分量的处理链，用于识别所述第二分量的所述处理链包括：混合器(28)，其与所述跨阻抗放大器和所述电波形发生器可操作地连接，用于将所述输出电压与所述波形相乘；以及，低通滤波器(30)。

5.根据权利要求1或2所述的感测设备，其中，所述控制和评估电路包括用于识别所述第二分量的处理链，用于识别所述第二分量的所述处理链包括IQ解调器(28、28’、30、30’、32)，用于将所述第二分量识别为复电压，所述复电压包括同相部分和正交相位部分。

6.根据权利要求1-5中的任一项所述的感测设备，其中，所述电波形发生器包括AC信号源，例如振荡器(22’)。

7.根据权利要求1-5中的任一项所述的感测设备，其中，所述电波形发生器被配置为生成伪随机噪声波形，例如，由二进制伪随机噪声代码调制的正弦载波。

8.根据权利要求1-7中的任一项所述的感测设备，其中，所述控制和评估电路被配置为通过将所述第二分量与阈值进行比较来检测短路或断线中的至少一种。

9.根据权利要求1-8中的任一项所述的感测设备，其中，所述控制和评估电路包括：模数转换器(38)，所述模数转换器与所述跨阻抗放大器可操作地连接，用于将所述输出电压转换成数字信号；以及，处理器(26)，其被配置为通过分析所述数字信号来识别所述第一分量和所述第二分量。

10.根据权利要求9所述的感测设备，其中，所述处理器包括专用集成电路、数字信号处理器、现场可编程门阵列和微控制器(26)中的至少一种。

11.根据权利要求1-10中的任一项所述的感测设备，其中，所述控制和评估电路被配置为通过将所述第二分量与各自的阈值进行比较来检测所述短路和/或断线。

12.根据权利要求5所述的感测设备，其中，所述控制和评估电路被配置为通过监测所述复电压是否保持在复平面的预定区域之中来检测所述短路和/或断线。