一種微弱機械振動波信號處理電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種微弱機械振動波信號處理電路。該處理電路通過信號換能器、信號輸入電路、初級信號放大電路、濾波電路、次級信號放大電路以及信號輸出電路，能夠極大程度的放大有效信號，并抑制噪聲信號，同時對信號的輸入及輸出提供保護設計，在一定程度上提高了整體電路設計的穩定性。
【專利說明】一種微弱機械振動波信號處理電路
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及信號處理【技術領域】，尤其涉及一種微弱機械振動波信號處理電路。
【背景技術】
[0002]目前，在儀表應用行業中，大部分儀表的工作原理是通過撿拾機械振動波來實現的，通過換能器將機械振動波轉換為電信號，然后通過對電信號進行優化處理，就得到可以被主控芯片識別的電壓信號，進而對該信號進行智能處理。
[0003]但在現有技術方案中，對于具有機械波檢測的傳感器及變送器儀表而言，往往換能器輸出的電信號極微弱，同時夾雜各種噪聲，單純對信號進行放大，勢必引起噪聲的同樣放大，從而無法撿拾出有效信號。
【發明內容】
[0004]本實用新型的目的是提供一種微弱機械振動波信號處理電路，該電路能夠極大程度的放大有效信號，并抑制噪聲信號，同時對信號的輸入及輸出提供保護設計，在一定程度上提高了整體電路設計的穩定性。
[0005]一種微弱機械振動波信號處理電路，所述處理電路包括信號換能器、信號輸入電路、初級信號放大電路、濾波電路、次級信號放大電路和信號輸出電路，其中:
[0006]所述信號換能器與所述信號輸入電路電連接，并向所述信號輸入電路輸出電信號;
[0007]所述信號輸入電路與所述初級信號放大電路電連接，并向所述初級信號放大電路輸出微弱電壓信號；
[0008]所述初級信號放大電路與所述濾波電路電連接，并向所述濾波電路輸出處理后的
信號;
[0009]所述濾波電路與所述次級信號放大電路電連接，并向所述次級信號放大電路輸出處理后的信號；
[0010]所述次級信號放大電路與所述信號輸出電路電連接，并向所述信號輸出電路輸出處理后的信號。
[0011]所述初級信號放大電路采用帶寬增益較大的運算放大器搭建而成的儀用放大器。
[0012]所述次級信號放大電路采用三極管與二極管搭建而成的放大整形電路。
[0013]由上述本實用新型提供的技術方案可以看出，該處理電路通過信號換能器、信號輸入電路、初級信號放大電路、濾波電路、次級信號放大電路以及信號輸出電路，能夠極大程度的放大有效信號，并抑制噪聲信號，同時對信號的輸入及輸出提供保護設計，在一定程度上提高了整體電路設計的穩定性。
【專利附圖】
【附圖說明】[0014]為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域的普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他附圖。
[0015]圖1為本實用新型實施例所提供的微弱機械振動波信號處理電路構成示意圖；
[0016]圖2為本實用新型實施例提供的微弱機械振動波信號處理電路中信號輸入電路的不意圖；
[0017]圖3為本實用新型實施例提供的微弱機械振動波信號處理電路中初級信號放大電路的不意圖；
[0018]圖4為本實用新型實施例提供的微弱機械振動波信號處理電路中濾波電路的示意圖；
[0019]圖5為本實用新型實施例提供的微弱機械振動波信號處理電路中次級信號放大電路的不意圖；
[0020]圖6為本實用新型實施例提供的微弱機械振動波信號處理電路中信號輸出電路的示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型的保護范圍。
[0022]下面將結合附圖對本實用新型實施例作進一步地詳細描述，如圖1所示為本實用新型實施例所提供的微弱機械振動波信號處理電路構成示意圖，圖1中的處理電路包括有信號換能器、信號輸入電路、初級信號放大電路、濾波電路、次級信號放大電路和信號輸出電路，其中各部分的連接關系為:
[0023]所述信號換能器與所述信號輸入電路電連接，并向所述信號輸入電路輸出電信號；具體實現中，該信號換能器通過線圈將微弱機械振動波信號轉換為電信號，實現由機械能到電能的轉換；
[0024]所述信號輸入電路與所述初級信號放大電路電連接，并向所述初級信號放大電路輸出微弱電壓信號；具體實現中，該信號輸入電路接收所述信號換能器輸出的電信號，提高信號基準電壓，同時提供穩壓保護；
[0025]所述初級信號放大電路與所述濾波電路電連接，并向所述濾波電路輸出處理后的信號；具體實現中，該初級信號放大電路將所述信號輸入電路輸出的微弱電壓信號進行初級放大，整形處理；
[0026]所述濾波電路與所述次級信號放大電路電連接，并向所述次級信號放大電路輸出處理后的信號；具體實現中，該濾波電路將所述初級信號放大電路輸出的信號進行低通濾波，濾除聞頻噪聲；
[0027]所述次級信號放大電路與所述信號輸出電路電連接，并向所述信號輸出電路輸出處理后的信號；具體實現中，該次級信號放大電路將所述濾波電路輸出的信號進行二次放大，通過所述次級信號放大電路進一步提高信號的信噪比；而所述信號輸出電路進一步將所述次級信號放大電路輸出的信號進行保護輸出。
[0028]另外，在具體實現過程中，上述的初級信號放大電路可以采用帶寬增益較大的運算放大器搭建而成的儀用放大器。
[0029]上述的次級信號放大電路可以采用三極管與二極管搭建而成的放大整形電路，提高信號的信噪比。
[0030]下面以具體的實例來說明本實用新型實施例微弱機械振動波信號處理電路及其構成:
[0031]如圖2所示為信號輸入電路的電路示意圖，結合圖2:通常信號換能器撿拾的回波信號的電壓信號比較微弱，一般只有IOmV (毫伏)左右，本實用新型電路設計采用單電源供電，信號輸入電路通過電阻R21、電阻R22對電壓VCC分壓實現對信號換能器撿拾的電壓信號的VCC/2偏置電壓設置，同時電阻R24、電阻R25提供相應的阻抗匹配，以使得到的微弱信號能夠以最強的能量傳遞到集成運算放大器。如圖2所示，電容C21、電容C22、電容C23、電容C24主要是起濾波的作用；D1、D2、D3為穩壓二極管三重防護設計，防止大電壓竄入損壞后續放大電路。
[0032]如圖3所示為初級信號放大電路的電路示意圖，結合圖3:初級信號放大電路是由三個運算放大器組成的儀用放大器，在降低電路設計成本的同時，比普通的儀用放大器的帶寬增益要提高很多。采用差分信號放大，能夠有效的抑制共模干擾。設有輸入正端+、輸入負端-、VCC端、輸出端OUT、接地端GND，所述的輸入正端+接在ICl的3腳，所述的輸入負端-接在ICl的5腳，經過C33、C34隔直電容，差分信號輸入運算放大器IC2B的5腳、6腳，對信號進行放大處理。所述的VCC端與電源正極連接，所述的接地端GND與地連接，所述的輸出端OUT為IC2B的7腳輸出。通過調節電阻R32、R34、R37可以調節初級信號放大電路的放大倍數，以針對不同幅度的電信號進行放大處理。
[0033]如圖4所示為濾波電路的電路示意圖，結合圖4:通過R41、C41組成RC低通濾波器，對初級信號放大電路輸出的信號噪聲進行濾波處理。
[0034]如圖5所示為次級信號放大電路的電路示意圖，結合圖5:主要使用三極管、電阻、二極管實現濾波、放大功能，設有輸入正端IN+、VCC端、輸出端OUT、接地端GND，所述的輸入正端IN+接在電阻R51與電阻R53之間，所述的VCC端與電源正極連接，所述的接地端GND與地連接，所述的輸出端OUT為D55的陰極。通過三極管Q51的基極電壓進一步濾除基線附近的噪聲，同時使Q51、Q52工作與飽和放大狀態，對信號放大的同時，實現對信號的濾波，得到信噪比非常高的有效信號。
[0035]如圖6所示為信號輸出電路的電路示意圖，結合圖6:同向跟隨器的設計是為了進一步提高信號的驅動能力，D51、D52、D53為穩壓二極管的三重防護設計，防止大電壓竄入損壞放大電路。
[0036]綜上所述，本實用新型實施例提供微弱電信號的放大及優化處理，通過信號輸入電路、初級信號放大電路、濾波電路、次級信號放大電路、信號輸出電路，最終得到信噪比足夠好的有效電壓信號，進而提高傳感器及變送器儀表的測量精度。
[0037]以上所述，僅為本實用新型較佳的【具體實施方式】，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本實用新型披露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。因此，本實用新型的保護范圍應該以權利要求書的保護范圍為準。
【權利要求】
1.一種微弱機械振動波信號處理電路，其特征在于，所述處理電路包括信號換能器、信號輸入電路、初級信號放大電路、濾波電路、次級信號放大電路和信號輸出電路，其中: 所述信號換能器與所述信號輸入電路電連接，并向所述信號輸入電路輸出電信號； 所述信號輸入電路與所述初級信號放大電路電連接，并向所述初級信號放大電路輸出微弱電壓信號； 所述初級信號放大電路與所述濾波電路電連接，并向所述濾波電路輸出處理后的信號; 所述濾波電路與所述次級信號放大電路電連接，并向所述次級信號放大電路輸出處理后的信號； 所述次級信號放大電路與所述信號輸出電路電連接，并向所述信號輸出電路輸出處理后的信號。
2.根據權利要求1所述微弱機械振動波信號處理電路，其特征在于， 所述初級信號放大電路采用帶寬增益較大的運算放大器搭建而成的儀用放大器。
3.根據權利要求1所述微弱機械振動波信號處理電路，其特征在于， 所述次級信號放大電路采用三極管與二極管搭建而成的放大整形電路。
【文檔編號】H03F1/26GK203537321SQ201320566763
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年9月12日 優先權日:2013年9月12日
【發明者】鄧君, 王興昆, 劉寶洪, 姜云賀, 谷怡然 申請人:北京京儀海福爾自動化儀表有限公司