專利名稱：一種電感式傳感器的信號(hào)采樣電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及采樣電路技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種電感式傳感器的信號(hào)采樣電路。
背景技術(shù)：
電感式傳感器(Inductance type transducer, ITT)是利用電磁感應(yīng)把被測(cè)的物理量如位移、壓力、流量、振動(dòng)等轉(zhuǎn)換成線圈的自感系數(shù)和互感系數(shù)的變化，再由電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化量輸出，實(shí)現(xiàn)非電量到電量的轉(zhuǎn)換。由鐵心和線圈構(gòu)成的將直線或角位移的變化轉(zhuǎn)換為線圈電感量變化的傳感器，又 稱電感式位移傳感器。這種傳感器的線圈匝數(shù)和材料導(dǎo)磁系數(shù)都是一定的，其電感量的變化是由于位移輸入量導(dǎo)致線圈磁路的幾何尺寸變化而引起的。當(dāng)把線圈接入測(cè)量電路并接通激勵(lì)電源時(shí)，就可獲得正比于位移輸入量的電壓或電流輸出。電感式傳感器的特點(diǎn)是①無(wú)活動(dòng)觸點(diǎn)、可靠度高、壽命長(zhǎng)；②分辨率高；③靈敏度高；④線性度高、重復(fù)性好；⑤測(cè)量范圍寬(測(cè)量范圍大時(shí)分辨率低)；⑥無(wú)輸入時(shí)有零位輸出電壓，引起測(cè)量誤差；⑦對(duì)激勵(lì)電源的頻率和幅值穩(wěn)定性要求較高；⑧不適用于高頻動(dòng)態(tài)測(cè)量。電感式傳感器主要用于位移測(cè)量和可以轉(zhuǎn)換成位移變化的機(jī)械量(如力、張力、壓力、壓差、加速度、振動(dòng)、應(yīng)變、流量、厚度、液位、比重、轉(zhuǎn)矩等)的測(cè)量。傳感器的采樣電路的作用是在某個(gè)規(guī)定的時(shí)刻接收輸入電壓，并在輸出端保持該電壓直至下次采樣開(kāi)始為止?，F(xiàn)有的傳感器采樣電路常采樣集成電路，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本聞。

實(shí)用新型內(nèi)容鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的在于提供一種電感式傳感器的信號(hào)采樣電路，用于實(shí)現(xiàn)一種靈敏度高的傳感器采樣電路。為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本實(shí)用新型提供一種電感式傳感器的信號(hào)采樣電路?！N電感式傳感器的信號(hào)采樣電路，所述電感式傳感器的信號(hào)采樣電路包括用以產(chǎn)生振蕩頻率的LC振蕩單元；與所述LC振蕩單元并聯(lián)，用以產(chǎn)生信號(hào)頻率隨所述振蕩頻率的變化而變化的正弦波的正弦信號(hào)產(chǎn)生單元。優(yōu)選地，所述LC振蕩單元包括并聯(lián)的電容和電感。優(yōu)選地，所述正弦信號(hào)產(chǎn)生單元包括一放大器U3A，所述放大器U3A的反相輸入端與所述電容的一端相連，放大器U3A的輸出端與所述電容的另一端相連。優(yōu)選地，所述電感式傳感器的信號(hào)采樣電路還包括一幅值限制單元，所述幅值限制單元的輸入端與所述正弦信號(hào)產(chǎn)生單元的輸出端相連。 優(yōu)選地，所述幅值限制單元包括一放大器U3B，所述放大器U3B的反相輸入端與所述放大器U3A的同相輸入端相連，所述放大器U3B的同相輸入端與所述放大器U3A的輸出端相連。優(yōu)選地，所述電感式傳感器的信號(hào)采樣電路還包括一與所述放大器U3B的輸出端相連的相位補(bǔ)償單元，所述相位補(bǔ)償單元為電容。優(yōu)選地，所述電感式傳感器的信號(hào)采樣電路還包括一與所述相位補(bǔ)償單元相連，且用以產(chǎn)生與正弦波頻率相同的方波的方波產(chǎn)生單元。優(yōu)選地，所述方波產(chǎn)生單元包括一硅柵CMOS器件U4，所述硅柵CMOS器件U4的第I腳與所述相位補(bǔ)償單元相連。如上所述，本實(shí)用新型所述的電感式傳感器的信號(hào)采樣電路，具有以下有益效果本實(shí)用新型所述的采樣電路將磁場(chǎng)的變化轉(zhuǎn)化為正弦波頻率的變化，靈敏度高； 同時(shí)整個(gè)采樣電路構(gòu)成一個(gè)完整的回路，對(duì)主信號(hào)所帶的雜波進(jìn)行多次反饋放大、濾波，信號(hào)穩(wěn)定性和一致性好。

圖I顯示為本實(shí)用新型所述的電感式傳感器的信號(hào)采樣電路的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2顯示為本實(shí)用新型所述的電感式傳感器的信號(hào)采樣電路的電路原理示意圖。元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明I LC振蕩單元；2 正弦信號(hào)產(chǎn)生單元；3 幅值限制單元；4 相位補(bǔ)償單元；5 方波產(chǎn)生單元。
具體實(shí)施方式
以下由特定的具體實(shí)施例說(shuō)明本實(shí)用新型的實(shí)施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說(shuō)明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本實(shí)用新型的其他優(yōu)點(diǎn)及功效。請(qǐng)參閱附圖。須知，本說(shuō)明書所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說(shuō)明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本實(shí)用新型可實(shí)施的限定條件，故不具技術(shù)上的實(shí)質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本實(shí)用新型所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的下，均應(yīng)仍落在本實(shí)用新型所揭示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時(shí)，本說(shuō)明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及“一”等的用語(yǔ)，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本實(shí)用新型可實(shí)施的范圍，其相對(duì)關(guān)系的改變或調(diào)整，在無(wú)實(shí)質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當(dāng)亦視為本實(shí)用新型可實(shí)施的范疇。實(shí)施例本實(shí)施例提供一種電感式傳感器的信號(hào)采樣電路，如圖I所示,所述電感式傳感器的信號(hào)采樣電路包括LC振蕩單元I、正弦信號(hào)產(chǎn)生單元2、幅值限制單元3、相位補(bǔ)償單元
4、方波產(chǎn)生單元5 ;其中，正弦信號(hào)產(chǎn)生單元2與所述LC振蕩單元I并聯(lián)；幅值限制單元3的輸入端與所述正弦信號(hào)產(chǎn)生單元2的輸出端相連；相位補(bǔ)償單元4的一端與所述幅值限制單元3的輸出端相連，另一端與所述方波產(chǎn)生單元5的輸入端相連。[0029]下面分別對(duì)各個(gè)單元分別進(jìn)行描述。所述LC振蕩單元I用以產(chǎn)生振蕩頻率。更進(jìn)一步，所述LC振蕩單元的電路組成包括并聯(lián)的電容C14和電感L2。所述正弦信號(hào)產(chǎn)生單元2用以產(chǎn)生信號(hào)頻率隨所述振蕩頻率的變化而變化的正弦波。更進(jìn)一步，所述正弦信號(hào)產(chǎn)生單元的電路組成包括一放大器U3A，所述放大器U3A的反相輸入端與所述電容C14 (或電感L2)的一端相連,放大器U3A的輸出端與所述電容C14(或電感L2)的另一端相連。所述幅值限制單元3的電路組成包括一放大器U3B，所述放大器U3B的反相輸入端與所述放大器U3A的同相輸入端相連，所述放大器U3B的同相輸入端與所述放大器U3A的輸出端相連。所述相位補(bǔ)償單元4的電路組成可以為電容C16。 所述方波產(chǎn)生單元5用以產(chǎn)生與正弦波頻率相同的方波。更進(jìn)一步，所述方波產(chǎn)生單元的電路組成包括一硅柵CMOS器件U4，所述硅柵CMOS器件U4的第I腳與所述相位補(bǔ)償單元相連。所述電感式傳感器的信號(hào)采樣電路的一種電路組成方式如圖2所示，其中，并聯(lián)的電容Q4和電感L2構(gòu)成了所述LC振蕩單元。放大器U3A構(gòu)成了所述正弦信號(hào)產(chǎn)生單元，所述放大器U3A的反相輸入端與所述電容C14 (或電感L2)的一端相連，放大器U3A的輸出端與所述電容C14 (或電感L2)的另一端相連。放大器U3B構(gòu)成了所述幅值限制單元，所述放大器U3B的反相輸入端與所述放大器U3A的同相輸入端相連，所述放大器U3B的同相輸入端與所述放大器U3A的輸出端相連。電容C16構(gòu)成了所述相位補(bǔ)償單元。硅柵CMOS器件U4構(gòu)成了所述方波產(chǎn)生單元，所述硅柵CMOS器件U4的第I腳與所述相位補(bǔ)償單元相連。圖2所示的電感式傳感器的信號(hào)采樣電路的工作原理為硅柵CMOS器件U4用來(lái)產(chǎn)生方波信號(hào)。U4的I腳輸入為以2. 5V為基準(zhǔn)的正弦波信號(hào)，經(jīng)過(guò)U4中反相器的作用，U4的2、3、4、5、6腳輸出為方波信號(hào)。其中2和3信號(hào)相同，4和5的信號(hào)相同。L2為感應(yīng)線圈，當(dāng)該線圈與金屬物距離變近時(shí)磁場(chǎng)強(qiáng)度變強(qiáng)。LC選頻網(wǎng)絡(luò)計(jì)算公式為Λ = 2π·\°當(dāng)L變化時(shí)，頻率也發(fā)生變化。場(chǎng)強(qiáng)對(duì)距尚的靈敏響應(yīng)可以使該非接觸式高度傳感器靈敏度高。放大器U3A為產(chǎn)生正弦波的電路，LC振蕩頻率發(fā)生變化時(shí)，放大器U3A的輸出端(I腳)的正弦波信號(hào)頻率發(fā)生變化，該信號(hào)被采樣。放大器U3B為正弦波幅值限制電路，U3B輸出的信號(hào)經(jīng)過(guò)C16相位補(bǔ)償后成為U4的輸入信號(hào)。本實(shí)用新型所述的電感式傳感器的信號(hào)采樣電路可以采樣高度變化信號(hào)的電路，隨著距離的變化信號(hào)輸出端會(huì)輸出一個(gè)與距離變化成比例變化的正弦波形。本實(shí)用新型所述的采樣電路將磁場(chǎng)的變化轉(zhuǎn)化為正弦波頻率的變化，靈敏度高；同時(shí)整個(gè)采樣電路構(gòu)成一個(gè)完整的回路，對(duì)主信號(hào)所帶的雜波進(jìn)行多次反饋放大、濾波，信號(hào)穩(wěn)定性和一致性好。綜上所述，本實(shí)用新型有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。[0042] 上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本實(shí)用新型的原理及其功效，而非用于限制本實(shí)用新型。任何 熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本實(shí)用新型的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本實(shí)用新型所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本實(shí)用新型的權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求1.一種電感式傳感器的信號(hào)采樣電路，其特征在于，所述電感式傳感器的信號(hào)采樣電路包括 用以產(chǎn)生振蕩頻率的LC振蕩單元； 與所述LC振蕩單元并聯(lián)，用以產(chǎn)生信號(hào)頻率隨所述振蕩頻率的變化而變化的正弦波的正弦信號(hào)產(chǎn)生單兀。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電感式傳感器的信號(hào)采樣電路，其特征在于所述LC振蕩單元包括并聯(lián)的電容和電感。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電感式傳感器的信號(hào)采樣電路，其特征在于所述正弦信號(hào)產(chǎn)生單兀包括一放大器U3A,所述放大器U3A的反相輸入端與所述電容的一端相連,放大器U3A的輸出端與所述電容的另一端相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電感式傳感器的信號(hào)采樣電路，其特征在于所述電感式傳感器的信號(hào)采樣電路還包括一幅值限制單元，所述幅值限制單元的輸入端與所述正弦信號(hào)產(chǎn)生單元的輸出端相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電感式傳感器的信號(hào)采樣電路，其特征在于所述幅值限制單元包括一放大器U3B，所述放大器U3B的反相輸入端與所述放大器U3A的同相輸入端相連，所述放大器U3B的同相輸入端與所述放大器U3A的輸出端相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電感式傳感器的信號(hào)采樣電路，其特征在于所述電感式傳感器的信號(hào)采樣電路還包括一與所述放大器U3B的輸出端相連的相位補(bǔ)償單元，所述相位補(bǔ)償單元為電容。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電感式傳感器的信號(hào)采樣電路，其特征在于所述電感式傳感器的信號(hào)采樣電路還包括一與所述相位補(bǔ)償單元相連，且用以產(chǎn)生與正弦波頻率相同的方波的方波產(chǎn)生單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電感式傳感器的信號(hào)采樣電路，其特征在于所述方波產(chǎn)生單元包括一硅柵CMOS器件U4，所述硅柵CMOS器件U4的第I腳與所述相位補(bǔ)償單元相連。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種電感式傳感器的信號(hào)采樣電路，所述電感式傳感器的信號(hào)采樣電路包括用以產(chǎn)生振蕩頻率的LC振蕩單元；與所述LC振蕩單元相連，用以產(chǎn)生信號(hào)頻率隨所述振蕩頻率的變化而變化的正弦波的正弦信號(hào)產(chǎn)生單元。本實(shí)用新型所述的采樣電路將磁場(chǎng)的變化轉(zhuǎn)化為正弦波頻率的變化，靈敏度高；同時(shí)整個(gè)采樣電路構(gòu)成一個(gè)完整的回路，對(duì)主信號(hào)所帶的雜波進(jìn)行多次反饋放大、濾波，信號(hào)穩(wěn)定性和一致性好。
文檔編號(hào)G01D5/20GK202793425SQ20122043181
公開(kāi)日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月28日
發(fā)明者張凌穎, 王艷周, 楊曉鋒, 王永和, 張鳳德, 劉峰 申請(qǐng)人:上海信耀電子有限公司