[发明专利]程控电荷型振动传感器仿真信号源

说明书

本发明提出一种程控电荷型振动传感器仿真信号源，该设备具有体积小、功耗小、操作和维护简便。该程控电荷型振动传感器仿真信号源主要由时钟发生模块、ADC采集模块、数字参数控制模块、FPGA芯片、DAC调理输出模块、电荷输出模块和转速输出模块组成；其中，数字参数控制模块向FPGA芯片提供调相信息和波形样本数据、并在数字信号参数控制模式下提供调频信息和调幅信息，ADC采集模块在模拟信号参数控制模式下向FPGA芯片提供调频信息和调幅信息；FPGA芯片向DAC调理模块提供频率参数和幅值参数，DAC调理输出模块输出小信号波形至相应的电荷输出模块和转速输出模块。

技术领域

本发明涉及一种振动传感器仿真信号源(电路)。

背景技术

随着航空、航天、汽车工业等领域的各种传感器融合的快速发展，电荷输出型振动传感器已成为目前大多数振动信息主要来源，并且振动传感器采集的信息对系统的安全尤为重要，出于更好的对机械振动传感器输出进行有效监控和对结构部位或部件振动进行有效管理的目的，很多设备专门配备了相关传感器采集控制器对此进行管理。因此，在对此类传感器采集控制器的研制和生产过程中都需要有振动传感器仿真信号源作为信号输入，以便对传感器指标进行监控分析，验证检验传感器采集控制器的工作情况。

目前，在实际的研制和生产中主要采用真实的物理转台搭载传感器进行试验和测试，这样构建的仿真信号源系统体积大、可控性能差、操作复杂、维护不便、安全性差、不易操控，且最关键的试验过程参数不能复现。市场上现有的电荷信号源频率和幅值可调节的范围小、精度差且不能单独调节灵敏度、不支持实时变参数，不能完全满足控制器研制和测试时的条件。

发明内容

本发明根据压电晶体电荷输出型振动传感器信号特性，提出专用于模拟电荷输出型振动传感器信号的设备——程控电荷型振动传感器仿真信号源，该设备具有体积小、功耗小、操作和维护简便，能够有效提高电荷信号放大器及其传感器仿真监控和管理控制器的研制和测试效率。

本发明的方案如下：

程控电荷型振动传感器仿真信号源，包括时钟发生模块、ADC采集模块、数字参数控制模块、FPGA芯片、DAC调理输出模块、电荷输出模块和转速输出模块；其中，时钟发生模块向FPGA芯片提供多路时钟源信号，数字参数控制模块向FPGA芯片提供调相信息和波形样本数据、并在数字信号参数控制模式下提供调频信息和调幅信息，ADC采集模块在模拟信号参数控制模式下向FPGA芯片提供调频信息和调幅信息；FPGA芯片内部设置有分别对应于电荷输出模块和转速输出模块的双口RAM，DAC调理输出模块从双口RAM中读取所述波形样本数据，FPGA芯片根据所述调频信息和调幅信息向DAC调理模块提供频率参数和幅值参数，使得DAC调理输出模块输出幅值频率均可调的小信号波形至相应的电荷输出模块和转速输出模块，最终分别输出电荷信号和转速信号。

基于以上方案，本发明还作了如下优化：

FPGA芯片与ADC采集模块串口通信，与数字参数控制模块并口通信。

数字参数控制模块由接收命令的RS485电路、处理命令的STM32单片机、设置RS485地址的拨码开关、存储所述波形样本数据的FLASH芯片组成，STM32单片机将通过RS485接收到的命令和读取自FLASH芯片的波形样本数据送入FPGA芯片。

时钟发生模块采用有源晶体振荡器，经过时钟驱动芯片锁相输出成多路时钟，并提供给三个DDS芯片参考时钟输入，再由FPGA芯片根据频率需求通过SPI串行接口配置这三个DDS芯片的频率参数得到三个输出时钟信号，DDS芯片输出的时钟经滤波放大后再次输入到FPGA的时钟管脚，供FPGA内部逻辑使用。