[发明专利]振弦式传感器的频率测量装置和方法

权利要求书

1.一种振弦式传感器的频率测量装置，包括激振装置、开关电路和拾振装置，所述开关电路切换激振装置和拾振装置分别与振弦式传感器的连接，其特征在于，

所述激振装置按照信号的流向包括依次连接的扫频激励源、幅度调节电路、极性转换电路和桥式推挽功率放大电路，所述桥式推挽功率放大电路与开关电路相连；

所述拾振装置包括仪表放大器、二次放大电路、包络检波电路、具有二极管嵌位的过零检测电路、信号有效性处理电路和等精度测频电路，所述仪表放大器分别与开关电路和二次放大电路相连，所述二次放大电路分别连接过零检测电路和包络检波电路，所述过零检测电路连接等精度测频电路，所述包络检波电路连接信号有效性处理电路，所述信号有效性处理电路与等精度测频电路相连。

2.根据权利要求1所述的振弦式传感器的频率测量装置，其特征在于，所述幅度调节电路包括数字电位器，所述扫频激励源输出单极性差分扫频激励信号分别连接至数字电位器的两个固定端，由数字电位器的调整端输出幅度调节后的单极性单端信号。

3.根据权利要求2所述的振弦式传感器的频率测量装置，其特征在于，所述激振装置还包括等值电阻分压电路，所述等值电阻分压电路产生差分扫频信号的相对零点信号，所述等值电阻分压电路与极性转换电路相连；所述极性转换电路包括差分放大器和反相放大器，所述差分放大器与数字电位器相连并将数字电位器输出的幅度调节后的单极性单端信号作为差分正向输入以及将等值电阻分压电路输出的差分扫频信号的相对零点作为差分负向输入，所述差分放大器输出双极性单端扫频信号，所述反向放大器的输入端连接差分放大器的输出端，所述反相放大器的输出与所述差分放大器的输出共同构成双极性差分扫频信号输出。

4.根据权利要求1至3之一所述的振弦式传感器的频率测量装置，其特征在于，所述具有二极管嵌位的过零检测电路包括隔直电容、比较器以及两组二极管嵌位电路，二次放大电路的输出端作为具有二极管嵌位的过零检测电路的输入端依次连接隔直电容和比较器，第一组二极管嵌位电路包括两个设置方向相反且并联连接的二极管，第一组二极管嵌位电路的一端从过零检测电路的输入端引出且第一组二极管嵌位电路的另一端接地，第二组二极管嵌位电路包括一正极接地且负极从过零检测电路的输出端引出的二极管。

5.根据权利要求1至3之一所述的振弦式传感器的频率测量装置，其特征在于，所述拾振装置还包括前置高通滤波电路和二阶带通滤波电路，所述仪表放大器通过前置高通滤波电路与开关电路相连且所述仪表放大器通过二阶带通滤波电路与二次放大电路相连。

6.一种振弦式传感器的频率测量方法，包括激振阶段和拾振阶段，其特征在于，

在所述激振阶段将扫频激励源发出的单极性差分扫频信号进行幅度调节后输出幅度调整后的单极性单端信号，再对单极性单端信号进行极性转换输出双极性差分扫频信号，然后通过桥式推挽功率放大电路将双极性差分扫频信号施加至振弦式传感器并根据振弦式传感器信号传输电缆长度不同自适应地调整激励信号振幅；

在所述拾振阶段对振弦式传感器输出的谐振信号通过仪表放大器进行差分放大和抑制共模干扰，并在二次放大后进行过零检测以及放大后的振弦式传感器谐振信号包络检波，在进行过零检测时包括采用二极管对放大后的振弦式传感器谐振信号进行嵌位，获取振弦式传感器谐振信号包络值随时间变化关系并进行信号有效性处理，然后根据过零检测的结果以及信号有效性处理的结果进行等精度测频进而得到振弦式传感器的谐振频率。

7.根据权利要求6所述的振弦式传感器的频率测量方法，其特征在于，在激振阶段利用数字电位器进行幅度调节，将扫频激励源输出的单极性差分扫频激励信号分别连接至数字电位器的两个固定端，由数字电位器的调整端输出幅度调节后的单极性单端信号。

8.根据权利要求7所述的振弦式传感器的频率测量方法，其特征在于，在激振阶段还采用等值电阻分压电路进行供电电压的分压，产生差分扫频信号的相对零点信号；结合差分扫频信号的相对零点信号并利用差分放大器和反相放大器对单极性单端信号进行极性转换，将差分放大器与数字电位器相连并将数字电位器输出的幅度调节后的单极性单端信号作为差分正向输入以及将等值电阻分压电路输出的差分扫频信号的相对零点作为差分负向输入，差分放大器输出双极性单端扫频信号，再协同所述反向放大器共同输出双极性差分扫频信号。