超低相位差智能压电式加速度传感器制造技术

本发明专利技术涉及一种加速度传感器，具体公开一种超低相位差智能压电式加速度传感器，包括微型电荷放大器、Q/V变换电路、敏感元件、第一单向隔离二极管、微型存储器、第二单向隔离二极管、开关、第一恒流源、第二恒流源；敏感元件与Q/V变换电路的输入端并联，Q/V变换电路的输出端与微型电压放大器的输入连接，微型电压放大器的输出端与第一单向隔离二极管的负极连接，第一单向隔离二极管与开关的一个触点连接；敏感元件的输入端与微型存储器的输入端连接，微型存储器的输出端与第二单向隔离二极管的正极连接；开关另两个触点分别与第一恒流源、第二恒流源均连接。本发明专利技术的传感器集成度高、智能化程度高、兼容性强。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种加速度传感器，具体涉及一种具超低绝对相位差的智能压电式加速度传感器。
技术介绍
不同传感器之间灵敏度不一致，导致在实际使用时需要花费大量时间在后续仪器上进行调整和设置；统的传感器采用电荷输出，容易受外界干扰，影响测试精度和可靠性差；传统的传感器需要外接电荷放大器，体积大，使用极为不便；在分布式多点测试时，传统传感器需要花费大量时间进行布点、布线和逐点设置调整，经常出现认为错误，导致最后的测试结果可信程度下降；传统的传感器还存在频率范围小、相位差大的问题。传统传感器的这些缺点已经成为制约智能化、网络化测试技术发展的瓶径。随着IEEE 1451. 4国际标准的实施，开发一种高度集成、智能化、兼容性强的加速度传感器成为测试领域的迫切需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种超低相位差智能压电式加速度传感器，该传感器集成度高、智能化程度高、兼容性强。实现本专利技术目的技术方案一种超低相位差智能压电式加速度传感器，包括微型电荷放大器、Q/V变换电路、敏感元件、第一单向隔离二极管、微型存储器、第二单向隔离二极管、开关、第一恒流源、第二恒流源；敏感元件与Q/V变换电路的输入端并联，Q/V变换电路的输出端与微型电压放大器的输入连接，微型电压放大器的输出端与第一单向隔离二极管的负极连接，第一单向隔离二极管与开关的一个触点连接；敏感元件的输入端与微型存储器的输入端连接，微型存储器的输出端与第二单向隔离二极管的正极连接；开关另两个触点分别与第一恒流源、第二恒流源均连接；通过开关的切换，分别选择第一恒流源、第二恒流源，来实现传感器处于模拟工作模式和数字工作模式两种状态；当处于模拟工作模式时，第一恒流源工作使第一单向隔离二极管正向导通，第二单向隔离二极管截止，微型电荷放大器工作，微型存储器不工作，此时，Q/V变换电路输出电压信号给微型电荷放大器；当处于数字工作模式时，第二恒流源工作使第二单向隔离二极管正向导通，第一单向隔离二极管截止，微型存储器工作，微型电荷放大器停止工作，此时，敏感元件两端产生的数字电压信号直接存储到微型存储器中。所述的Q/V变换电路包括反馈电容、高阻抗场效应管，反馈电容与高阻抗场效应管的栅极和源极并联，高阻抗场效应管的源极接地，高阻抗场效应管的漏极与微型电压放大器的输入端连接；Q/V变换电路的输入电荷Q输入到高阻抗场效应管的栅极，输出电压V0从高阻抗场效应管漏极的输入到微型电压放大器，高阻抗场效应管通过反馈电容进行反馈。所述的Q/V变换电路还包括第二反馈电阻，第二反馈电阻与反馈电容并联，反馈电阻的作用是释放Q/V变换电路产生的电流、避免过载。所述的微型电压放大器由第一反馈电阻、运算放大器、输入电阻组成，输入电阻的输入端与Q/ν变换电路的漏极连接，输入电阻的输出端与运算放大器的输入负端连接，运算放大器的输入正端接地，第一反馈电阻的两端分别与运算放大器的输入负端和输出端连接，运算放大器的输出端与第一单向隔离二极管的负极连接；微型电压放大器的输入端有电压输入时，通过输入电阻输入到运算放大器的输入负端，由第一反馈电阻反馈作用形成放大电路。本专利技术的技术优点在于该压电加速度传感器电荷输出端接一个以场效应管为核心的IC电路(输入阻抗彡IO13 Ω)体积小阻抗高的IC电路保证了传感器下限频率为O. 3Hz，O.3Hz工作时输入信号与输出信号相位差小于5°。该传感器中符合IEEE1451通讯协议要求的微型存储器，其实际尺寸只有原微型电荷放大器电路的1/5大小，重量很轻，可以将该微型存储器与微型电荷放大器集成在原有线路板上，加上二只隔离二极管也采用贴片式，在不增加原有体积的基础上所增加的重量不会影响原有的特性。因此，除尺寸非常小的IEPE传感器外，微型存储器芯片电路可以放置在任何IEPE传感器内。利用压电元件的正压电效应输出的高阻电荷量，经内部集成电路变换后输出与机械量成正比的低阻电压信号，直接进入读数、显示、记录仪表。传感器内部设置了固定的微型存储器，用于存储传感器的有关信息。并提供部分的存储空间让用户加入如通道号、安装方式、安装位置、安装方向、极性及标签号等信息。传感器内置低频电路(即微型存储器)使传感器的频率下限达到O. 3Hz，O.3Hz工作时输入信号与输出信号相位差小于5°。附图说明图1为本专利技术所提供的一种超低相位差智能压电式加速度传感器的电路原理 图2为本专利技术所提供的一种Q/V变换电路。图中K为开关，I为开关的第一动触点，2为开关的第二动触点，3为开关的定触占.4为第一恒流源，5为第二恒流源，Cl为电容，D2为第二单向隔离二极管，TEDS为微型存储器；6为微型电荷放大器，601为运算放大器，Rl为第一反馈电阻，R2为输入电阻，Dl为第一单向隔离二极管；7为Q/V变换电路，701为高阻抗场效应管，Rf为第二反馈电阻，Cf为反馈电容；8为敏感元件。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细说明。如图1所示，本专利技术所提供的一种O. 3Hz超低相位差智能压电式加速度传感器，包括微型电压放大器6、Q/V变换电路7、敏感元件8、微型存储器TEDS、第一单向隔离二极管D1、第二单向隔离二极管D2、电容Cl、开关K、第一恒流源4、第二恒流源5。如图1所示，敏感元件8与Q/V变换电路7的输入端并联，Q/V变换电路7的输出端与微型电压放大器6的输入连接,微型电压放大器6的输出端与第一单向隔离二极管Dl的负极连接。敏感元件8的输入端与微型存储器TEDS的输入端连接，微型存储器TEDS的输出端与第二单向隔离二极管D2的正极连接。第二单向隔离二极管D2的负极与开关K的定触点3连接。开关K的第一动触点I分别与第一恒流源4的输出端、电容Cl的输入端连接，第一〖亘流源4的输出端与电容Cl的输入端并联，电容Cl的输出端输出模拟信号,Cl的作用是隔离传感器输出中的直流分流。第一恒流源4的输入端与电源Vcc的正极连接。开关的第二动触点2与第二恒流源5的输入端连接，第二恒流源5的输出端与电源Vcc的负极连接。开关的第二动触点2还与数字信号输入/输出端连接。如图1所示，存储器TEDS的输出信号与电源采用了同一根线，采用这根线作为数字电路部分的信号线和电源线。由于微型电压放大器6工作时正向偏置，微型存储器TEDS反向偏置，信号和电源电流可以通过2只单向隔离二极管D1、D2。如图1所示，当一个被测加速度量经惯性元件加力于敏感元件8两端时便会产生开路电压。当该传感器处于模拟工作模式时，开关Kl的动触点1、定触点3相连，选择微型电压放大器6工作方式，第一恒流源4工作使第一单向隔离二极管Dl正向导通，第二单向隔离二极管D2截止，微型电荷放大器6工作，微型存储器TEDS不工作。当开关K连接触点I时，第一恒流源4工作并提供输入电压为+VCC，该输入电压+VCC使第一单向隔离二极管Dl正向导通，从而使微型电荷放大器6工作；该输入电压+VCC使第二单向隔离二极管D2截止，从而使TEDS芯片停止工作。此时，Q/V变换电路7处于正常工作状态，敏感元件8两端产生的开路电压的电荷输入给Q/V变换电路7，Q/V变换电路7将电荷变换为电压信号，Q/V变换电路7将电压信号输出给微型电荷放大器6 ；微型电荷放大器6将放大后的输出电压信号依次经过第一单向本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超低相位差智能压电式加速度传感器，其特征在于：它包括微型电荷放大器(6)、Q/V变换电路(7)、敏感元件(8)、第一单向隔离二极管(D1)、微型存储器(TEDS)、第二单向隔离二极管(D2)、开关(K)、第一恒流源(4)、第二恒流源(5)；敏感元件(8)与Q/V变换电路(7)的输入端并联，Q/V变换电路(7)的输出端与微型电压放大器(6)的输入连接，微型电压放大器(6)的输出端与第一单向隔离二极管(D1)的负极连接，第一单向隔离二极管(D1)与开关(K)的一个触点连接；敏感元件(8)的输入端与微型存储器(TEDS)的输入端连接，微型存储器(TEDS)的输出端与第二单向隔离二极管(D2)的正极连接；开关(K)另两个触点分别与第一恒流源(4)、第二恒流源(5)均连接；通过开关(K)的切换，分别选择第一恒流源(4)、第二恒流源(5)，来实现传感器处于模拟工作模式和数字工作模式两种状态；当处于模拟工作模式时，第一恒流源(4)工作使第一单向隔离二极管(D1)正向导通，第二单向隔离二极管(D2)截止，微型电荷放大器(6)工作，微型存储器(TEDS)不工作，此时，Q/V变换电路(7)输出电压信号给微型电荷放大器(6)；当处于数字工作模式时，第二恒流源(5)工作使第二单向隔离二极管(D2)正向导通，第一单向隔离二极管(D1)截止，微型存储器(TEDS)工作，微型电荷放大器(6)停止工作，此时，敏感元件(8)两端产生的数字电压信号直接存储到微型存储器(TEDS)中。...

【技术特征摘要】
1.一种超低相位差智能压电式加速度传感器，其特征在于它包括微型电荷放大器(6)、Q/V变换电路(7)、敏感元件(8)、第一单向隔离二极管(Dl)、微型存储器(TEDS)、第二单向隔离二极管(D2)、开关(K)、第一恒流源(4)、第二恒流源(5);敏感元件(8)与Q/V变换电路(7)的输入端并联，Q/V变换电路(7)的输出端与微型电压放大器(6)的输入连接，微型电压放大器(6)的输出端与第一单向隔离二极管(Dl)的负极连接，第一单向隔离二极管(Dl)与开关⑷的一个触点连接；敏感元件⑶的输入端与微型存储器(TEDS)的输入端连接，微型存储器(TEDS)的输出端与第二单向隔离二极管(D2)的正极连接；开关(K)另两个触点分别与第一恒流源(4)、第二恒流源(5)均连接；通过开关⑷的切换，分别选择第一恒流源(4)、第二恒流源(5)，来实现传感器处于模拟工作模式和数字工作模式两种状态；当处于模拟工作模式时，第一恒流源(4)工作使第一单向隔离二极管(Dl)正向导通，第二单向隔离二极管(D2)截止，微型电荷放大器(6)工作，微型存储器(TEDS)不工作，此时，Q/V变换电路(7)输出电压信号给微型电荷放大器￠);当处于数字工作模式时，第二恒流源(5)工作使第二单向隔离二极管(D2)正向导通，第一单向隔离二极管(Dl)截止，微型存储器(TEDS)工作，微型电荷放大器(6)停止工作，此时，敏感元件(8)两端产生的数字电压信号直接存储到微型存储器(TEDS)中。2.根据权利要求1所述的一种超低相位差智能压电式...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁怡诤，房远勇，吕俊，丁竹生，宋慧，叶童林，于宏伟，
申请(专利权)人：北京强度环境研究所，北京航天斯达新技术装备公司，天津航天斯达新技术装备有限公司，中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：