[实用新型]应用于电流激励传感器的全差分信号调理电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及传感器检测领域，特别是一种应用于电流激励传感器的全差分信号调理电路。

背景技术

传感器是一种广泛应用于各种控制领域的精密传感设备，例如在航空器领域中，由于航空发动机中介主轴承故障突出，影响飞行安全，因此需要一种可靠性、鲁棒性高，且在足够领先时间内准确发出预警信号的健康管理设备。

目前，在一些航空发动机的轴承故障诊断中，大多利用ICP或IEPE加速度传感器检测轴承的振动信号，其中，ICP传感器(integrated circuits piezoelectric)是指内置的压电传感器，它采用现代集成电路技术将传统的电荷放大器置于传感器中，所有高阻抗电路都密封在传感器内，并以低阻抗电压方式输出，输出电压幅值与加速度成正比。IEPE传感器(Integral Electronic Piezoelectric)是指一种自带电量放大器或电压放大器的加速度传感器。

无论以哪种传感器产生的电量是很小的，因此传感器产生的电信号很容易受到噪声干扰，而且信号的传输路径相当复杂，中介轴承的振动信号除了要经过油膜阻尼外，还要经过长距离的机壳传输到传感器，传感器的输出信号也要经过长距离多路径的传输才能到达采集接收器，传输过程中伴随着非常强烈的干扰，使得信号质量明显降低，而有用的轴承故障信号往往被淹没在噪声等信号里面，成为故障诊断的突出难点。为提高信号的质量，需要有效地去除噪声的干扰，现有的技术中普遍采用单端处理技术对传感器输出的信号进行处理，由于单端处理技术不能抑制接地噪声，运算放大器中累积的噪声会降低信噪比(SNR)性能，从而影响系统设计。即使采用双运放搭建的差分信号调理电路，由于需要更多的阻容器件，使得设计变复杂，且由于外部阻容器件的误差以及芯片内部的误差，很难做到完全平衡。

实用新型内容

本实用新型克服了上述缺点，提供了一种能够有效抑制噪声干扰的应用于电流激励传感器的全差分信号调理电路。

本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是：一种应用于电流激励传感器的全差分信号调理电路，所述传感器具有两个输出端，分别为信号输出端和基准输出端，所述全差分信号调理电路包括依次连接的信号接收单元、可编程增益单元、抗混叠滤波单元和模数转换单元，

所述信号接收单元，用于接收所述传感器两个输出端传来的信号，并隔离直流分量后输出交流信号；

所述可编程增益单元，用于将所述信号接收单元输出的交流信号，经放大或缩小后以差分信号输出；

所述抗混叠滤波单元，用于接收所述可编程增益单元输出的信号，滤除高频干扰信号后以差分信号输出；

所述模数转换单元，用于接收所述抗混叠滤波单元输出的差分信号，并转换为数字信号输出。

所述信号接收单元可包括一个对地电阻，用于将所述传感器的基准输出端和信号输出端输出的信号同时叠加共模电压，为可编程增益单元的仪表放大器提供工作条件，所述对地电阻的一端接地，另一端连接在所述传感器的基准输出端。

所述信号接收单元还可包括一个耦合电容，所述耦合电容串联在所述传感器的一个输出端与所述可编程增益单元的一个输入端之间的通路上。

所述耦合电容可以有两个，分别串联在所述传感器的两个输出端与所述可编程增益单元的两个输入端之间的两条通路上。

所述可编程增益单元可采用仪表放大器。

所述抗混叠滤波单元可采用由两个2阶多重反馈滤波电路构成的巴特沃斯低通滤波器。

本实用新型整体信号流采用全差分方式，即各单元均采用差分输入，差分输出的方式对信号进行处理和传输，因此在任何一部分受到噪声干扰都可以得到有效的抑制。采用本实用新型提供的全差分调理电路，能够增加对外部噪声的抗扰度，从而将动态范围加倍，并且减少偶次谐波。

附图说明

图1为本实用新型的原理框图；

图2为本实用新型中加速度传感器及信号接收单元的电路原理图；

图3为本实用新型中可编程增益单元的电路原理图；

图4为本实用新型中抗混叠滤波单元中第一个2阶多重反馈滤波器的电路原理图；

图5为本实用新型中所述模数转换单元的电路原理图。

具体实施方式