CN111504445A - 非接触式振动传感器 - Google Patents
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Abstract
一种非接触式振动传感器包含无线收发装置、滤波器及振幅解调单元,该无线收发装置用以发出发射信号至物体,并接收由该物体反射的反射信号,且该无线收发装置被该反射信号注入锁定而产生自我注入锁定信号,该滤波器电性连接该无线收发装置以接收该自我注入锁定信号,且该滤波器将该自我注入锁定信号由频率调制转换为振幅调制而输出振幅调制信号,该振幅解调单元电性连接该滤波器以接收该振幅调制信号,且该振幅解调单元对该振幅调制信号进行振幅解调而输出解调信号。
Description
技术领域
本发明是关于一种振动传感器,特别是关于一种非接触式振动传感器。
背景技术
非接触式振动传感器具有远距离测量物体振动的功效,已成为振动传感器的研究重点,非接触式振动传感器大致上可分为直接转频雷达(Direct-conversion radar)及自我注入锁定雷达(Self-injection locked radar)。其中,自我注入锁定雷达通过无线信号的都普勒效应以及振荡器的自我注入锁定现象进行物体振动的侦测,且由于自我注入锁定雷达对于物体的振动具有极高的灵敏度,而相当适用于侦测生物体的生命征象。请参阅中国台湾专利申请102116921及101120769号,该两个前案揭露以自我注入锁定雷达进行生物体的生命征象的感测,一般而言,自我注入锁定雷达是通过频率解调单元对注入锁定信号进行频率解调,而测得生物体的生理征象。
发明内容
本发明的主要目的是在于克服现有技术的缺陷,而提出一种非接触式振动传感器,通过滤波器将无线收发装置输出的自我注入锁定信号由频率调制转换为振幅调制,而可通过振幅解调测得物体的振动,从而让非接触式振动传感器的解调单元的结构设计较为简单。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
本发明的一种非接触式振动传感器包含无线收发装置、滤波器及振幅解调单元,该无线收发装置用以发出发射信号至物体,并接收由该物体反射的反射信号,且该无线收发装置被该反射信号注入锁定而产生自我注入锁定信号,该滤波器电性连接该无线收发装置以接收该自我注入锁定信号,且该滤波器将该自我注入锁定信号由频率调制转换为振幅调制而输出振幅调制信号,该振幅解调单元电性连接该滤波器以接收该振幅调制信号,且该振幅解调单元对该振幅调制信号进行振幅解调而输出解调信号。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的非接触式振动传感器中,该发射信号的中心振荡频率操作于该滤波器的禁带(Stop band)上。
前述的非接触式振动传感器中,该滤波器可选自为低通滤波器、带通滤波器或高通滤波器。
前述的非接触式振动传感器中,该滤波器具有陡峭衰减斜率(Roll-off rate)。
前述的非接触式振动传感器中,该滤波器为表面声波滤波器(Surface acousticwave filter)。
前述的非接触式振动传感器中,该滤波器的通带具有波纹波动的特性。
前述的非接触式振动传感器中,该滤波器为柴比雪夫滤波器(Chebyshevfilter)。
前述的非接触式振动传感器中,该发射信号的中心振荡频率操作于该滤波器的通带上。
前述的非接触式振动传感器中,该无线收发装置具有自我注入锁定振荡器及收发天线,该自我注入锁定振荡器用以产生振荡信号,该收发天线接收该振荡信号并将发射为该发射信号,且该收发天线接收该反射信号为注入信号,该注入信号注入该自我注入锁定振荡器,使该自我注入锁定振荡器处于自我注入锁定状态(Self-injection-lockedstate)。
前述的非接触式振动传感器中,该振幅解调单元为包络检波器(Envelopedetector)。
通过上述技术方案,本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。根据本发明所提出的非接触式振动传感器,可达到相当的技术进步性及实用性,并具有产业上的广泛利用价值,其至少具有以下优点:通过该滤波器将该自我注入锁定信号的频率调制转换为振幅调制,而可通过振幅解调单元进行振幅解调,使得该非接触式振动传感器的解调单元的设计可较为简单。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举较佳实施例,并配合附图,详细说明如下。
附图说明
图1是本发明的实施例,非接触式振动传感器的功能方框图。
图2是本发明的第一实施例,非接触式振动传感器的电路图。
图3是本发明的第二实施例,非接触式振动传感器的电路图。
【符号说明】
100 非接触式振动传感器 110 无线收发装置
111 自我注入锁定振荡器 112 收发天线
120 滤波器 130 振幅解调单元
O 物体 ST 发射信号
SR 反射信号 SSIL 自我注入锁定信号
SAM 振幅调制信号 Sdemod 解调信号
SO 振荡信号 SI 注入信号
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例,对依据本发明提出的非接触式振动传感器,其具体实施方式、结构、方法、步骤、特征及其功效,详细说明如后。
有关本发明的前述及其他技术内容、特点及功效,在以下配合参考图式的较佳实施例的详细说明中将可清楚呈现。通过具体实施方式的说明,当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效更加深入且具体的了解,然而所附图式仅是提供参考与说明之用,并非用来对本发明加以限制。
请参阅图1,其为本发明的实施例,一种非接触式振动传感器100的功能方框图,该非接触式振动传感器100具有无线收发装置110、滤波器120及振幅解调单元130,该滤波器120电性连接该无线收发装置110,该振幅解调单元130电性连接该滤波器120,其中,该无线收发装置110为自我注入锁定无线收发装置,其用以发出发射信号ST至物体O,并接收由该物体O反射的反射信号SR,该无线收发装置110被该反射信号SR注入锁定而产生自我注入锁定信号SSIL。
其中,若该物体O与该无线收发装置110之间有着相对位移时,相对位移会对该发射信号ST产生都普勒效应(Doppler effect),这使得该反射信号SR含有相对位移造成的都普勒相移成份,因此,该无线收发装置110被该反射信号SR自我注入锁定后,其输出的该自我注入锁定信号SSIL的频率变化量会与都普勒相移的大小成正比。请参阅图2,在本发明的第一实施例中,该无线收发装置110具有自我注入锁定振荡器111及收发天线112,在本实施例中,该自我注入锁定振荡器111为压控振荡器,其接收输入电压(图未绘出),该自我注入锁定振荡器111产生振荡信号SO,该振荡信号SO的中心振荡频率是由该输入电压控制,该收发天线112接收该振荡信号SO并将其发射为该发射信号ST至该物体O,该收发天线112接收该物体O反射的该反射信号SR为注入信号SI,且该注入信号SI注入该自我注入锁定振荡器111,使该自我注入锁定振荡器111处于自我注入锁定状态(Self-injection-locked state)。该收发天线112可为单天线系统由同天线收发信号,或是双天线系统而由不同天线进行收发信号,本发明不在此限。
请参阅图1,该滤波器120电性连接该无线收发装置110以接收该自我注入锁定信号SSIL,该滤波器120可选自为低通滤波器、带通滤波器或高通滤波器。其中,请参阅图2,在第一实施例中,该滤波器120为表面声波滤波器(Surface acoustic wave filter)且具有陡峭衰减斜率(Roll-off rate)的特性,该无线收发装置110发出的该发射信号ST的中心振荡频率操作于该滤波器120的禁带(Stop band)上,在本实施例中,该无线收发装置110输出的该自我注入锁定信号SSIL因为反射信号SR的都普勒相移成份所产生的频率变化也在该滤波器120的该禁带上,这会让该滤波器120因该自我注入锁定信号SSIL频率变化而输出不同振幅的信号,使得频率变化量可经由该滤波器120转换为振幅变化,因此,该滤波器120可将该自我注入锁定信号SSIL由频率调制转换为振幅调制而输出振幅调制信号SAM。较佳的,在本实施例中,该滤波器120是经由缓冲器接收该无线收发装置110输出的该自我注入锁定信号SSIL,而可避免该滤波器120反射信号至该无线收发装置110而影响该无线收发装置110的自我注入锁定。
请参阅图1,该振幅解调单元130电性连接该滤波器120以接收该振幅调制信号SAM,且该振幅解调单元130对该振幅调制信号SAM进行振幅解调而输出解调信号Sdemod。请参阅图2,在第一实施例中,该振幅解调单元130为包络检波器(Envelope detector),其用以检测该振幅调制信号SAM的功率变化而达成振幅解调,并得到该物体O与该无线收发装置110之间的相对位移,完成物体O振动的侦测。
请参阅图3,其为本发明的第二实施例,相同地,该无线收发装置110为自我注入锁定无线收发装置,该振幅解调单元130亦为包络检波器。第二实施例与第一实施例的主要差异在于该滤波器120为柴比雪夫滤波器(Chebyshev filter),使得该滤波器120的通带(Pass band)具有波纹波动的特性,在本实施例中,该发射信号ST的中心振荡频率可操作于该滤波器120的通带上,由于该滤波器120的该通带具有波纹波动的特性,因此,该滤波器120因该自我注入锁定信号SSIL频率变化而输出不同振幅的信号,使得频率变化量可经由该滤波器120转换为振幅变化,相同地,该滤波器120可将该自我注入锁定信号SSIL由频率调制转换为振幅调制而输出该振幅调制信号SAM。
本发明通过该滤波器120将该自我注入锁定信号SSIL的频率调制转换为振幅调制,而可通过振幅解调单元130进行振幅解调,使得该非接触式振动传感器100的解调单元的设计可较为简单。
在本发明的技术领域内,只要具备最基本的知识,可以对本发明的其他可操作的实施例进行改进。在本发明中对实质性技术方案提出了专利保护请求,其保护范围应包括具有上述技术特点的一切变化方式。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种非接触式振动传感器,其特征在于,包含:
无线收发装置,用以发出发射信号至物体,并接收由该物体反射的反射信号,且该无线收发装置被该反射信号注入锁定而产生自我注入锁定信号;
滤波器,电性连接该无线收发装置以接收该自我注入锁定信号,且该滤波器将该自我注入锁定信号由频率调制转换为振幅调制而输出振幅调制信号;以及
振幅解调单元,电性连接该滤波器以接收该振幅调制信号,且该振幅解调单元对该振幅调制信号进行振幅解调而输出解调信号。
2.如权利要求1所述的非接触式振动传感器,其特征在于,该发射信号的中心振荡频率操作于该滤波器的禁带上。
3.如权利要求2所述的非接触式振动传感器,其特征在于,该滤波器可选自为低通滤波器、带通滤波器或高通滤波器。
4.如权利要求1至3中任一项所述的非接触式振动传感器,其特征在于,该滤波器具有陡峭衰减斜率。
5.如权利要求4所述的非接触式振动传感器,其特征在于,该滤波器为表面声波滤波器。
6.如权利要求1所述的非接触式振动传感器,其特征在于,该滤波器的通带具有波纹波动的特性。
7.如权利要求6所述的非接触式振动传感器,其特征在于,该滤波器为柴比雪夫滤波器。
8.如权利要求6或7所述的非接触式振动传感器,其特征在于,该发射信号的中心振荡频率操作于该滤波器的通带上。
9.如权利要求1所述的非接触式振动传感器,其特征在于,该无线收发装置具有自我注入锁定振荡器及收发天线,该自我注入锁定振荡器用以产生振荡信号,该收发天线接收该振荡信号并将发射为该发射信号,且该收发天线接收该反射信号为注入信号,该注入信号注入该自我注入锁定振荡器,使该自我注入锁定振荡器处于自我注入锁定状态。
10.如权利要求1所述的非接触式振动传感器,其特征在于,该振幅解调单元为包络检波器。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20200807 |
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