[发明专利]用于磁弹性传感器的稳压恒流双闭环功率放大装置

说明书

本发明涉及一种用于磁弹性传感器的稳压恒流双闭环功率放大装置，包括处理器、滤波器、功率放大器、电压反馈电路和电流采样电路；功率放大器的输出接入磁弹性传感器的励磁线圈，励磁线圈两端电压经过电压反馈电路反馈到功率放大器的反向输入端，形成稳压负反馈内闭环；流过负载磁弹性传感器的励磁电流，经电流采样电路采样电流值输入处理器，并与电流的设定值对比后形成标准正弦波励磁信号，接入功率放大器的同相输入端，构成恒流外闭环。使输出电压的波峰因数大幅降低，有效值大幅提升，提高了功率放大器的效率。在磁弹性传感器内建立起稳定的磁场，能够提高传感器的测量精度和稳定性，从而保证被测力值的准确性。

技术领域

本发明涉及一种信号处理技术，特别涉及一种用于磁弹性传感器的稳压恒流双闭环功率放大装置。

背景技术

磁弹性传感器是一种用于测量力的传感器，各向异性的磁弹性传感器包含励磁线圈和测量输出线圈。励磁线圈采用特定频率、电流恒定的正弦波励磁供电，建立稳定的励磁磁场，励磁电流由功率放大器输出。磁弹性传感器的励磁线圈是感性负载，并且工作在磁饱和状态，使电流发生畸变，除存在基频谐波外，还有三次、五次等高次谐波，成为尖顶波的磁化电流。

为使传感器的励磁电流恒定，通常功率放大器采用电流负反馈的方法，输入信号与反馈电流信号相减后形成功率放大器的输入源，因而，输入源的波形发生畸变，不再是标准正弦波，而是尖顶波。如此，会产生两个问题：一、励磁磁场不稳定；二、功率放大器的效率低，因为功率放大器的电压成为尖顶波，其实际有效值很小，即励磁电流很小。为确保磁弹性传感器励磁磁场的稳定性，提高励磁功率放大器的效率，不仅要求励磁电流恒定，还要求励磁功率放大器输出电压的波形是标准正弦波。

发明内容

为了提高磁弹性传感器励磁磁场稳定性和励磁功率放大器效率，提出了一种用于磁弹性传感器的稳压恒流双闭环功率放大装置，使输出电压的波峰因数大幅降低，有效值大幅提升，能有效的提升励磁磁场的稳定性。保证励磁电流恒定，同时保证励磁功率放大器输出电压的波形为标准正弦波，提高励磁功率放大器的效率。

本发明的技术方案为：一种用于磁弹性传感器的稳压恒流双闭环功率放大装置，包括处理器、滤波器、功率放大器、电压反馈电路和电流采样电路；功率放大器的输出接入磁弹性传感器的励磁线圈，励磁线圈两端电压经过电压反馈电路反馈到功率放大器的反向输入端，形成稳压负反馈内闭环；流过负载磁弹性传感器的励磁电流，经电流采样电路采样后输入处理器，并与电流的设定值对比后形成标准正弦波励磁信号，接入功率放大器的同相输入端，构成恒流外闭环。

通过采用上述技术方案，采用电压负反馈内闭环和电流负反馈外闭环的双闭环设计，保证励磁电流恒定的情况下，又保证励磁电压是标准正弦波。从而有效的提升励磁磁场的稳定性。

优选的：所述处理器接收电流值经过ADC变换后计算电流的有效值，并与电流的设定值对比后计算出输出励磁信号的幅值，再经过DAC变换后输出幅值变化、频率固定的正值半波方波信号，输出的方波经过滤波器滤除高频和直流分量后，形成标准正弦波励磁信号。

通过采用上述技术方案，保证了励磁电压是标准标准正弦波，提高励磁功率放大器的效率。

本发明的有益效果在于：本发明一种用于磁弹性传感器的稳压恒流双闭环功率放大装置，使输出电压的波峰因数大幅降低，有效值大幅提升，提高了功率放大器的效率。在磁弹性传感器内建立起稳定的磁场，能够提高传感器的测量精度和稳定性，从而保证被测力值的准确性。

附图说明

图1为本发明用于磁弹性传感器的稳压恒流双闭环功率放大装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

用于磁弹性传感器的稳压恒流双闭环功率放大装置，包括带有ADC和DAC功能的处理器、滤波器、功率放大器、电压反馈电路和电流采样电路。功率放大器的输出接入磁弹性传感器的励磁线圈，输出电压(是功率放大器的输出电压，也是传感器励磁线圈两端的电压)反馈到功率放大器的反向输入端，形成稳压输出；功率放大器的输出电流由处理器采样计算有效值后，与设定的电流值对比，输出励磁信号，励磁信号接入功率放大器的同相输入端，形成恒流输出，功率放大器的输出电压为标准正弦波。具体如图1所示，功率放大器、磁弹性传感器负载和电压反馈电路构成稳压负反馈内闭环，磁弹性传感器励磁线圈两端电压值经过电压反馈电路采集后接入功率放大器的反相输入端，由于电压负反馈的作用，使得功率放大器的输出电压波形与其输入波形一致，不发生畸变，起到稳压的作用。为使电流恒定，将流过负载磁弹性传感器的励磁电流，经电流采样电路采样后输入处理器，处理器经过ADC变换后计算电流的有效值，并与电流的设定值对比后计算出输出励磁信号的幅值，再经过DAC变换后输出幅值变化、频率固定的方波信号，此方波信号为正值半波。输出的半波方波，实际上是叠加直流分量的标准方波，方波中含有1次、3次、5次等奇数次谐波分量，输出的半波方波经过滤波器滤除高频和直流分量后，形成标准正弦波励磁信号，进入功率放大器的同相输入端。使用半波方波转换成正弦波的好处是，处理器容易控制励磁电流的电流值和频率。电流采样、处理器和滤波器构成恒流外闭环，使输出的电流恒定。处理器可以使用单片机或DSP等芯片。