[发明专利]一种实时优化信噪比的电容位移传感器

权利要求书

1.一种实时优化信噪比的电容位移传感器，其特征在于，包括：机械敏感探头(2)，桥式电路(3)，前置放大器(4)，信号处理电路(5)，相敏检波电路(6)，低通滤波器(7)，信噪比测量装置(8)和载波频率调节装置(9)；

机械敏感探头(2)的输入端用于接收载波信号(1)，所述桥式电路(3)的输入端连接至所述机械敏感探头(2)的输出端，前置放大器(4)的输入端连接至桥式电路(3)的输出端，信号处理电路(5)的输入端连接至前置放大器(4)的输出端，相敏检波电路(6)的第一输入端连接至信号处理电路(5)的输出端，相敏检波电路(6)的第二输入端用于连接载波信号(1)，低通滤波器(7)的输入端连接至相敏检波电路(6)的输出端，信噪比测量装置(8)的输入端连接至前置放大器(4)的输出端，载波频率调节装置(9)的输入端连接至信噪比测量装置(8)的输出端，载波频率调节装置(9)的输出端连接至机械敏感探头(2)的输入端；

通过所述信噪比测量装置(8)实时测量电路的信噪比，并根据信噪比获得信噪比最佳工作频率；所述载波频率调节装置(9)根据所述信噪比测量装置(8)输出的信噪比最佳工作频率输出与信噪比最佳工作频率相对应的载波数字信号，所述载波数字信号被转换为载波模拟信号，对所述载波模拟信号进行带通滤波后输出载波控制信号，所述载波控制信号控制载波信号工作在最佳工作频率处。

2.如权利要求1所述的电容位移传感器，其特征在于，所述机械敏感探头(2)包括：惯性物体(21)，第一电容(22)和第二电容(23)；所述第一电容(22)和所述第二电容(23)分别接入所述桥式电路(3)的两个输入端，当所述第一电容(22)和所述第二电容(23)的大小不相等时，所述桥式电路(3)输出包含有差分电容位移信息的调制信号。

3.如权利要求2所述的电容位移传感器，其特征在于，当机械敏感探头中惯性参考物体在惯性系统中发生位移运动时，其与框架形成的第一电容和第二电容大小发生变化，通过载波信号将缓慢变化的第一电容和第二电容调制在桥式电路中，前置放大器将差分调制信号进一步放大，信号处理电路对放大后的信号进一步进行调理，相敏检波电路解调分离出缓慢变化的第一电容和第二电容差分电容信号，低通滤波器滤除掉高频信号后获得低频差分电容信号，信噪比测量装置对差分电容信号前置放大器后的信号进行信噪比分析并通过载波频率调节装置使整个位移测量系统位于最佳工作点，从而性能达到最优。

4.如权利要求1-3任一项所述的电容位移传感器，其特征在于，信噪比测量装置(8)包括：依次连接的数据采集模块(81)、信噪比最佳工作频率分析模块(82)；

所述数据采集模块(81)的输入端作为所述信噪比测量装置(8)的输入端，所述信噪比最佳工作频率分析模块(82)的输出端作为所述信噪比测量装置(8)的输出端；所述数据采集模块(81)用于采集所述前置放大器(4)输出的电压信号v；所述信噪比最佳工作频率分析模块(82)用于对所述电压信号v进行频谱分析获得电压噪声最低时对应的工作频率。

5.如权利要求1-3任一项所述的电容位移传感器，其特征在于，载波频率调节装置(9)包括：依次连接的控制模块(90)、查找表模块(91)、DAC数模转换模块(92)和滤波器模块(93)；

所述控制模块(90)的输入端作为所述载波频率调节装置(9)的输入端，所述滤波器模块(93)的输出端作为所述载波频率调节装置(9)的输出端；

所述控制模块(90)用于根据所述信噪比测量装置(8)输出的最佳工作频率控制所述查找表模块(91)输出与最佳工作频率相对应的载波数字信号；所述DAC数模转换模块(92)用于将所述载波数字信号转换为载波模拟信号；所述滤波器模块(93)用于对所述载波模拟信号进行带通滤波并输出用于控制所述载波信号(1)工作在所述最佳工作频率处的载波控制信号。