專利名稱：一種模擬壓電傳感器的電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及模擬傳感器，尤其涉及一種模擬壓電傳感器的電路。
背景技術：
壓電傳感器采用某些物質，例如石英，受到外力作用時，不僅幾何尺寸會發生變化，而且內部會被極化，表面產生電荷，進而有電壓產生；當外力去掉時，又重新回到原來的狀態。這就是壓電傳感器的壓電效應。而與壓電效應相反，如果將具有壓電效應的物質至于電場中，其幾何尺寸也會發生變化，這種由于外電場作用導致物體機械變形為逆壓電效應。 簡化的壓電傳感器如圖IA所示，有兩個柔性的第一金屬板I和第二金屬板2，兩個金屬板之間為壓低材料3,給壓電傳感器施加電壓。右邊的第二金屬板2同時緊靠耗材腔，用來接受耗材產生的壓力。耗材腔4中可以是氣體或液體性質的耗材，可以把自身的壓力傳給壓力傳感器。當給壓力傳感器施加電壓時，逆壓電效應使壓力傳感器發生形變如圖IB所不，第一金屬板I和第二金屬板2向腔內擠壓。受擠壓的第一金屬板I受到腔內壓力作用又向外擴張如圖IC所示。如果我們給壓電傳感器施加電壓一段時間后去掉電壓，壓電傳感器的類似電容的兩極會存儲電荷保持電壓。剛開始因為逆壓電效應傳感器會發生形變，又因為壓電效應導致壓電傳感器極化電壓出現；極化電壓改變原有電壓致使形變反向，反向的形變產生另一個方向的極化電壓，這樣循環下去，直到能量消耗完。這個過程中壓電傳感器來回振蕩，電壓也會出現振蕩。給壓電傳感器施加激勵電壓如圖2所示，先給壓電傳感器施加一個電壓，經過時間T后，去掉激勵電壓，由于壓電效應和逆壓電效應作用可以看到B端的電壓出現振蕩，振蕩的頻率由傳感器的物理特性決定。B端的上升情況則由傳感器的電容特性決定。由于傳感器特殊的物理結構，其充放電特性并不簡單等同于一個電容。這種壓電傳感器通常應用在一些儀器的耗材上，儀器的制造商在耗材上裝配自己的傳感器，相應的儀器要檢測傳感器的電學特性，通過檢測的才可以使用。這樣用戶必須頻繁更新耗材，而且無法回收利用，提高了用戶的使用成本。
發明內容
本發明要解決的技術問題在于針對現有技術中儀器的耗材上安裝的壓電傳感器容易無效，需要頻繁更換耗材的缺陷，提供一種有效使用時間長，無需更換的模擬壓電傳感器的電路。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是一種模擬壓電傳感器的電路，包括諧振網絡和與其連接的電阻電容網絡,其中，所述諧振網絡，接入激勵信號，用于模擬壓電傳感器的振蕩特性；
所述電阻電容網絡，用于模擬傳感器的電容特性。本發明所述的模擬壓電傳感器的電路中，所述諧振網絡包括電壓監測電路，接入激勵信號，用于監控激勵信號的變化，當激勵信號符合諧振出現的條件時，輸出啟動信號，用于啟動振蕩器工作；振蕩器，用于輸出諧振信號；反饋電路，用于把所述振蕩器輸出的諧振信號耦合到激勵信號上。本發明所述的模擬壓電傳感器的電路中，所述諧振網絡包括電阻、電容和場效應管，不包括電感。本發明產生的有益效果是本發明用諧振網絡模擬壓電傳感器的振蕩特性；用電阻電容網絡模擬傳感器的電容特性，所構成的模擬壓電傳感器的電路可替代壓電傳感器，大大延長了有效使用時間，而無需更換，節約了成本。
下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中圖IA是本發明實施例簡化的壓電傳感器的結構示意圖；圖IB是本發明實施例簡化的壓電傳感器產生逆壓電效應使壓力傳感器發生形變的不意圖；圖IC本發明實施例簡化的壓電傳感器中金屬板受到腔內壓力作用又向外擴張的示意圖；圖2是本發明實施例模擬壓電傳感器的電路的結構示意圖；圖3是本發明實施例模擬壓電傳感器的電路中諧振網絡的結構示意圖；圖4是本發明實施例模擬壓電傳感器的電路中諧振網絡的電路圖。
具體實施例方式為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。如圖2所示，本發明實施例的模擬壓電傳感器的電路可替代壓電傳感器，大大延長了有效使用時間，而無需更換，解決了耗材的壟斷以及回收利用，節約了成本。本發明實施例的模擬壓電傳感器的電路包括諧振網絡10和與其連接的電阻電容網絡20，其中，諧振網絡10，在圖2所示的諧振網絡10的A端接入激勵信號，本發明的一個實施例中，該激勵信號為電壓信號(交流電)，諧振網絡10用于模擬壓電傳感器的振蕩特性；
電阻電容網絡，用于模擬傳感器的電容特性。如圖2所示的B端用于輸出模擬壓電傳感器的輸出信號。本發明的一個實施例中，如圖3所示，諧振網絡10具體包括電壓監測電路11，接入激勵信號，用于監控激勵信號的變化，當激勵信號符合諧振出現的條件時，輸出啟動信號，用于啟動振蕩器工作；振蕩器12,用于輸出諧振信號；
反饋電路13，用于把振蕩器輸出的諧振信號耦合到激勵信號上。諧振網絡10中的電壓監測電路11、振蕩器12和反饋電路13采用常見的集成電路模塊，由于電感體積較大不容易集成，故本發明實施例中諧振網絡10不包括電感，只包括電阻、電容和場效應管，這些在集成電路中很容易實現。如圖4是本發明實施例諧振網絡10的具體實現電路，通過電流源i輸出激勵信號，給電容C充電，且作為比較器“+”輸入端的輸入信號，與比較器的輸入端的基準電壓Vref進行比較,例如在輸入信號小于基準電壓時，輸出低電平，在激勵信號的電壓大于基準電壓Vref時，比較器的輸出信號輸出高電平,使開關S閉合，電容放電，放電完成后，電流源i繼續給電容充電，然后放電，不斷循環往復，形成振蕩。比較器的輸出端輸出的高低電平經過分頻進行分頻，分頻器輸出的頻率f = i/(2C * Vref)。
應當理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或 變換，而所有這些改進和變換都應屬于本發明所附權利要求的保護范圍。
權利要求
1.一種模擬壓電傳感器的電路，其特征在于，包括諧振網絡和與其連接的電阻電容網絡，其中， 所述諧振網絡，接入激勵信號，用于模擬壓電傳感器的振蕩特性； 所述電阻電容網絡，用于模擬傳感器的電容特性。
2.根據權利要求I所述的模擬壓電傳感器的電路， 其特征在于，所述諧振網絡包括 電壓監測電路，接入激勵信號，用于監控激勵信號的變化，當激勵信號符合諧振出現的條件時，輸出啟動信號，用于啟動振蕩器工作； 振蕩器，用于輸出諧振信號； 反饋電路，用于把所述振蕩器輸出的諧振信號耦合到激勵信號上。
3.根據權利要求2所述的模擬壓電傳感器的電路，其特征在于，所述諧振網絡包括電阻、電容和場效應管，不包括電感。
全文摘要
本發明公開了一種模擬壓電傳感器的電路，包括諧振網絡和與其連接的電阻電容網絡，其中，諧振網絡，接入激勵信號，用于模擬壓電傳感器的振蕩特性；電阻電容網絡，用于模擬傳感器的電容特性。本發明的模擬壓電傳感器的電路可以替代壓電傳感器，大大延長了有效使用時間，而無需更換。
文檔編號H03H11/02GK102739192SQ20121020534
公開日2012年10月17日 申請日期2012年6月20日 優先權日2012年6月20日
發明者劉桂云, 吳介豫 申請人:輝芒微電子(深圳)有限公司