CN219369795U - 一种振动信号的调理电路 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种振动信号的调理电路，其特征在于，所述调理电路包括：供电模块、转换芯片、稳压模块、加速度计和放大模块；所述供电模块的第一端与所述转换芯片的第一端连接，所述转换芯片的第二端与所述稳压模块的第一端连接，所述稳压模块的第二端与所述加速度计的第一端连接，所述供电模块的第一端与所述放大模块的第一端连接，所述供电模块用于通过转换芯片和稳压模块为加速度计供电，从而驱动加速度计接收振动信号，所述供电模块还用于为所述放大模块供电；所述加速度计的第二端与所述放大模块的第二端连接，所述放大模块的第三端与所述转换芯片的第三端连接。通过所述振动信号的调理电路，能够提高调理后的振动信号的信噪比。

Description

一种振动信号的调理电路

技术领域

本申请涉及信号处理技术领域，具体而言，涉及一种振动信号的调理电路。

背景技术

在轨道交通车辆的运行过程中，由于车体各个部分的机械结构和材料不同，在轨道交通车辆随着车体运行方向不断振动时，有些机械结构部分容易出现一些异常现象，例如，出现孔隙和裂缝等，如果不及时监测到这些异常现象，会导致车辆出现一些安全事故，因此，需要及时采集车体的振动信号，并对振动信号进行调理，并将调理后的振动信号输出给后续的分析电路，以使后续的分析电路能够对振动信号进行分析得到车辆的异常情况。

目前，现有的对振动信号进行调理的电路中，调理后的振动信号信噪比比较低。

实用新型内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种振动信号的调理电路，能够提高调理后的振动信号的信噪比。

第一方面，本申请实施例提供了一种振动信号的调理电路，所述调理电路包括：供电模块、转换芯片、稳压模块、加速度计和放大模块；

所述供电模块的第一端与所述转换芯片的第一端连接，所述转换芯片的第二端与所述稳压模块的第一端连接，所述稳压模块的第二端与所述加速度计的第一端连接，所述供电模块的第一端与所述放大模块的第一端连接，所述供电模块用于通过转换芯片和稳压模块为加速度计供电，从而驱动加速度计接收振动信号，所述供电模块还用于为所述放大模块供电；

所述加速度计的第二端与所述放大模块的第二端连接，所述放大模块的第三端与所述转换芯片的第三端连接；

所述加速度计用于在接收到振动信号后将振动信号转换成对应的电压，并将电压发送给放大模块，所述放大模块用于在接收到所述电压之后，对电压进行放大处理获得放大电压，并将放大电压发送给转换芯片，所述转换芯片用于将所述放大电压转换为电流。

可选地，所述供电模块包括电源和第一保护模块；

所述电源的正极与所述第一保护模块的第一端连接，所述电源的负极与所述第一保护模块的第二端连接，所述第一保护模块的第三端作为供电模块的第一端分别与转换芯片的第一端和放大模块的第一端连接。

可选地，所述第一保护模块包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻和二极管；

所述第一电阻的第一端作为所述第一保护模块的第一端与电源的正极连接，所述第一电阻的第二端作为所述第一保护模块的第三端分别与转换芯片的第一端和放大模块的第一端连接；

所述第二电阻的第一端作为所述第一保护模块的第二端与电源的负极连接，所述第一电阻的第二端接地；

所述第三电阻的第一端作为所述第一保护模块的第一端与电源的正极连接，所述第三电阻的第二端作为所述第一保护模块的第二端与电源的负极连接；

所述二极管的第一端作为所述第一保护模块的第三端分别与转换芯片的第一端和放大模块的第一端连接，所述二极管的第二端接地。

可选地，所述稳压模块包括：第四电阻和第五电阻；

所述第四电阻的第一端作为所述稳压模块的第一端与转换芯片的第二端连接，所述第四电阻的第二端作为所述稳压模块的第二端与转换芯片的第二端连接；

所述第五电阻的第一端作为所述稳压模块的第一端与转换芯片的第二端连接，所述第五电阻的第二端作为所述稳压模块的第二端与转换芯片的第二端连接；

所述第五电阻的第一端作为所述稳压模块的第二端与加速度计的第一端连接；

所述第四电阻的第二端和第五电阻的第二端接地。

可选地，所述放大模块包括：滤波单元和放大单元；

所述放大单元的第一端作为所述放大模块的第一端与所述供电模块连接；

所述滤波单元的第一端作为所述放大模块的第二端与所述加速度计连接，所述滤波单元的第二端与所述放大单元的第二端连接，所述放大单元的第三端作为所述放大模块的第三端与所述转换芯片的第三端连接。

可选地，所述滤波单元包括：第六电阻、第七电阻、第一电容和第二电容；

所述第六电阻的第一端作为所述滤波单元的第一端与所述加速度计连接，所述第六电阻的第二端与所述第七电阻的第一端连接，所述第七电阻的第二端作为所述滤波单元的第二端与所述放大单元的第二端连接；

所述第一电容的第一端与所述第六电阻的第二端连接，所述第一电容的第二端与所述第二电容的第一端连接，所述第二电容的第二端作为所述滤波单元的第二端与所述放大单元的第二端连接。

可选地，所述放大单元包括放大器芯片、第八电阻和第九电阻；

所述放大器芯片的第一端作为所述放大单元的第一端与所述供电模块连接，所述放大器芯片的第二端作为所述放大单元的第二端与所述滤波模块连接，所述放大器芯片的第三端与所述第八电阻的第一端连接，所述第八电阻的第二端作为所述放大单元的第三端与所述转换芯片的第三端连接，所述放大器芯片的第四端与所述第九电阻的第一端连接，所述第九电阻的第二端作为所述放大单元的第三端与所述转换芯片的第三端连接。

可选地，所述调理电路包括第二保护模块，所述第二保护模块的第一端与所述转换芯片的第四端连接，所述第二保护模块的第二端与后续分析电路连接。

可选地，所述转换芯片的型号为XTR111型号。

可选地，所述放大器芯片的型号为OPA2170型号。

本申请实施例提供的一种振动信号的调理电路，能够提高调理后的振动信号的信噪比。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本申请示例性实施例提供的一种振动信号的调理电路的结构示意图；

图2示出了本申请另一示例性实施例提供的一种振动信号的调理电路的结构示意图；

图3示出了本申请再一示例性实施例提供的一种振动信号的调理电路的结构示意图；

图4示出了本申请又一示例性实施例提供的一种振动信号的调理电路的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在轨道交通车辆的运行过程中，由于车体各个部分的机械结构和材料不同，在轨道交通车辆随着车体运行方向不断振动时，有些机械结构部分容易出现一些异常现象，例如，出现孔隙和裂缝等，如果不及时监测到这些异常现象，会导致车辆出现一些安全事故，因此，需要及时采集车体的振动信号，并对振动信号进行调理，并将调理后的振动信号输出给后续的分析电路，以使后续的分析电路能够对振动信号进行分析得到车辆的异常情况。

目前，现有的对振动信号进行调理的电路中，调理后的振动信号信噪比比较低。

基于此，本申请实施例提供了一种振动信号的调理电路，能够提高调理后的振动信号的信噪比。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

参见图1所示，图1为本申请示例性实施例提供的一种振动信号的调理电路的结构示意图。

如图1所示，所述调理电路包括：供电模块10、转换芯片20、稳压模块30、加速度计40和放大模块50；作为示例，所述转换芯片20的型号可以为XTR111型号，所述加速度计40的型号可以为ADXL1001。

所述供电模块10的第一端与所述转换芯片20的第一端连接，所述转换芯片20的第二端与所述稳压模块30的第一端连接，所述稳压模块30的第二端与所述加速度计40的第一端连接，所述供电模块10的第一端与所述放大模块50的第一端连接，所述供电模块10用于通过转换芯片20和稳压模块30为加速度计40供电，从而驱动加速度计40接收振动信号，所述供电模块10还用于为所述放大模块50供电；

所述加速度计40的第二端与所述放大模块50的第二端连接，所述放大模块50的第三端与所述转换芯片20的第三端连接；

所述加速度计40用于在接收到振动信号后将振动信号转换成对应的电压，并将电压发送给放大模块50，所述放大模块50用于在接收到所述电压之后，对电压进行放大处理获得放大电压，并将放大电压发送给转换芯片20，所述转换芯片20用于将所述放大电压转换为电流。

请参阅图2，图2示出了本申请另一示例性实施例提供的一种振动信号的调理电路的结构示意图。

如图2所示，作为示例，所述供电模块10可以包括电源D和第一保护模块11。

具体地，所述电源D的正极与所述第一保护模块11的第一端连接，所述电源D的负极与所述第一保护模块11的第二端连接，所述第一保护模块11的第三端作为供电模块10的第一端分别与转换芯片20的第一端和放大模块50的第一端连接。

这里，第三电阻可以为压敏电阻。第一二极管可以为TVS二极管。这里，当第一二极管两端经受瞬间的高能量冲击时，能以10-12秒量级的速度，将其两极间的高阻抗变为低阻抗，吸收高达数千瓦的浪涌功率，使两极间的电压箝位于一个预定值，有效地保护电子线路中的精密元器件，免受各种浪涌脉冲的损坏。

下面，将结合图3分别对图2中的调理电路的每个模块的具体结构进行详细的举例说明。

请参阅图3，图3示出了本申请再一示例性实施例提供的一种振动信号的调理电路的结构示意图。

如图3所示，所述第一保护模块11包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第一二极管；

所述第一电阻R1的第一端作为所述第一保护模块11的第一端与电源D的正极连接，所述第一电阻R1的第二端作为所述第一保护模块11的第三端分别与转换芯片20的第一端和放大模块50的第一端连接；

所述第二电阻R2的第一端作为所述第一保护模块11的第二端与电源D的负极连接，所述第一电阻R1的第二端接地；

所述第三电阻R3的第一端作为所述第一保护模块11的第一端与电源D的正极连接，所述第三电阻R3的第二端作为所述第一保护模块11的第二端与电源D的负极连接；

所述第一二极管V1的第一端作为所述第一保护模块11的第三端分别与转换芯片20的第一端和放大模块50的第一端连接，所述第一二极管V1的第二端接地。

作为示例，所述稳压模块30可以包括：第四电阻R4和第五电阻R5；

具体地，所述第四电阻R4的第一端作为所述稳压模块30的第一端与转换芯片20的第二端(第二端的引脚2)连接，所述第四电阻R4的第二端作为所述稳压模块30的第二端与转换芯片20的第二端(第二端的引脚3)连接；

所述第五电阻R5的第一端作为所述稳压模块30的第一端与转换芯片20的第二端(第二端的引脚2)连接，所述第五电阻R5的第二端作为所述稳压模块30的第二端与转换芯片20的第二端(第二端的引脚3)连接；

所述第五电阻R5的第一端作为所述稳压模块30的第二端与加速度计40的第一端连接；

所述第四电阻R4的第二端和第五电阻R5的第二端接地。

作为示例，所述放大模块50可以包括：滤波单元51和放大单元52；

具体地，所述放大单元52的第一端作为所述放大模块50的第一端与所述供电模块10连接；

所述滤波单元51的第一端作为所述放大模块50的第二端与所述加速度计40连接，所述滤波单元51的第二端与所述放大单元52的第二端连接，所述放大单元52的第三端作为所述放大模块50的第三端与所述转换芯片20的第三端连接。

具体地，作为示例，所述滤波单元51可以包括：第六电阻R6、第七电阻R7、第一电容C1和第二电容C2；

其中，所述第六电阻R6的第一端作为所述滤波单元51的第一端与所述加速度计40连接，所述第六电阻R6的第二端与所述第七电阻R7的第一端连接，所述第七电阻R7的第二端作为所述滤波单元51的第二端与所述放大单元52的第二端连接；

所述第一电容C1的第一端与所述第六电阻R6的第二端连接，所述第一电容C1的第二端与所述第二电容C2的第一端连接，所述第二电容C2的第二端作为所述滤波单元51的第二端与所述放大单元52的第二端连接。

具体地，作为示例，所述放大单元52可以包括放大器芯片L、第八电阻R8和第九电阻R9；这里，所述放大器芯片L的型号可以为OPA2170型号。

所述放大器芯片L的第一端(引脚1)作为所述放大单元52的第一端与所述供电模块10连接，所述放大器芯片L的第二端(引脚2)作为所述放大单元52的第二端与所述滤波模块连接，所述放大器芯片L的第三端(引脚3)与所述第八电阻R8的第一端连接，所述第八电阻R8的第二端作为所述放大单元52的第三端与所述转换芯片20的第三端连接，所述放大器芯片L的第四端(引脚4)与所述第九电阻R9的第一端连接，所述第九电阻R9的第二端作为所述放大单元52的第三端与所述转换芯片20的第三端(引脚4)连接。

下面，将对图3示出的振动信号的调理电路的原理进行说明。

首先，在电源开始供电后，经过第一保护模块后，为转换芯片和放大单元进行供电，转换芯片在被电源供电后，激活转换芯片内部的电压源，转换芯片内部的电压源向稳压模块输出电压源电压，稳压模块在接收到电压源电压之后，对电压源电压进行稳压，然后向加速度计输出稳压后的稳压电压。加速度计在接收到稳压电压之后，被驱动开始接收目标车辆上的振动信号，然后将振动信号转换成对应的电压，并将电压发送给滤波单元，滤波单元对电压进行滤波，并将滤波电压发送给放大单元，放大单元对滤波电压进行放大，获得放大电压，并将放大电压发送给转换芯片，转换芯片将所述放大电压转换为电流。

请参阅图4，图4示出了本申请又一示例性实施例提供的一种振动信号的调理电路的结构示意图。

如图4所示，附加地，所述调理电路还可以包括第二保护模块，所述第二保护模块的第一端与所述转换芯片20的第四端连接，所述第二保护模块的第二端与后续分析电路连接，所述第二保护模块用于从转换芯片20接收电流，并将电流输出给后续分析电路。

其中，所述第二保护模块包括第十电阻R10、第十一电阻R11、三极管Q1、场效应管Q2和第二二极管V2；

所述第十电阻R10的第一端作为所述第二保护模块的第一端与所述转换芯片20的第四端中的第五引脚连接，所述第十电阻R10的第一端与所述三级管的第一端连接，所述第十电阻R10的第二端与所述场效应管Q2的第一端连接，所述三极管Q1的第二端作为所述第二保护模块的第一端与所述转换芯片20的第四端中的第六引脚连接，所述三极管Q1的第三端与所述场效应管Q2的第一端连接，所述场效应管Q2的第二端作为所述第二保护模块的第一端与所述转换芯片20的第四端中的第六引脚连接，所述场效应管Q2的第三端与所述第十一电阻R11的第一端连接，所述第十一电阻R11的第二端与所述第二二极管V2的第一端连接，所述第十一电阻R11的第二端作为所述保护模块的第二端与后续分析电路连接。

通过所述第二保护电路，能够限制电流过大，从而保护放大器芯片和转换芯片，并且，能够提高电路的抗干扰能力。

根据本申请实施例提供的一种振动信号的调理电路，能够提高调理后的振动信号的信噪比。

以上已经对本申请创造性的较佳实施例进行了具体说明，但本申请创造并不限于实施例熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造精神的前提下还可以做出种种的等同的变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种振动信号的调理电路，其特征在于，所述调理电路包括：供电模块、转换芯片、稳压模块、加速度计和放大模块；

所述供电模块的第一端与所述转换芯片的第一端连接，所述转换芯片的第二端与所述稳压模块的第一端连接，所述稳压模块的第二端与所述加速度计的第一端连接，所述供电模块的第一端与所述放大模块的第一端连接，所述供电模块用于通过转换芯片和稳压模块为加速度计供电，从而驱动加速度计接收振动信号，所述供电模块还用于为所述放大模块供电；

所述加速度计的第二端与所述放大模块的第二端连接，所述放大模块的第三端与所述转换芯片的第三端连接；

所述加速度计用于在接收到振动信号后将振动信号转换成对应的电压，并将电压发送给放大模块，所述放大模块用于在接收到所述电压之后，对电压进行放大处理获得放大电压，并将放大电压发送给转换芯片，所述转换芯片用于将所述放大电压转换为电流。

2.根据权利要求1所述的调理电路，其特征在于，所述供电模块包括电源和第一保护模块；

所述电源的正极与所述第一保护模块的第一端连接，所述电源的负极与所述第一保护模块的第二端连接，所述第一保护模块的第三端作为供电模块的第一端分别与转换芯片的第一端和放大模块的第一端连接。

3.根据权利要求2所述的调理电路，其特征在于，所述第一保护模块包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻和第一二极管；

所述第一电阻的第一端作为所述第一保护模块的第一端与电源的正极连接，所述第一电阻的第二端作为所述第一保护模块的第三端分别与转换芯片的第一端和放大模块的第一端连接；

所述第二电阻的第一端作为所述第一保护模块的第二端与电源的负极连接，所述第一电阻的第二端接地；

所述第三电阻的第一端作为所述第一保护模块的第一端与电源的正极连接，所述第三电阻的第二端作为所述第一保护模块的第二端与电源的负极连接；

所述第一二极管的第一端作为所述第一保护模块的第三端分别与转换芯片的第一端和放大模块的第一端连接，所述第一二极管的第二端接地。

4.根据权利要求1所述的调理电路，其特征在于，所述稳压模块包括：第四电阻和第五电阻；

所述第四电阻的第一端作为所述稳压模块的第一端与转换芯片的第二端连接，所述第四电阻的第二端作为所述稳压模块的第二端与转换芯片的第二端连接；

所述第五电阻的第一端作为所述稳压模块的第一端与转换芯片的第二端连接，所述第五电阻的第二端作为所述稳压模块的第二端与转换芯片的第二端连接；

所述第五电阻的第一端作为所述稳压模块的第二端与加速度计的第一端连接；

所述第四电阻的第二端和第五电阻的第二端接地。

5.根据权利要求1所述的调理电路，其特征在于，所述放大模块包括：滤波单元和放大单元；

所述放大单元的第一端作为所述放大模块的第一端与所述供电模块连接；

所述滤波单元的第一端作为所述放大模块的第二端与所述加速度计连接，所述滤波单元的第二端与所述放大单元的第二端连接，所述放大单元的第三端作为所述放大模块的第三端与所述转换芯片的第三端连接。

6.根据权利要求5所述的调理电路，其特征在于，所述滤波单元包括：第六电阻、第七电阻、第一电容和第二电容；

所述第六电阻的第一端作为所述滤波单元的第一端与所述加速度计连接，所述第六电阻的第二端与所述第七电阻的第一端连接，所述第七电阻的第二端作为所述滤波单元的第二端与所述放大单元的第二端连接；

所述第一电容的第一端与所述第六电阻的第二端连接，所述第一电容的第二端与所述第二电容的第一端连接，所述第二电容的第二端作为所述滤波单元的第二端与所述放大单元的第二端连接。

7.根据权利要求5所述的调理电路，其特征在于，所述放大单元包括放大器芯片、第八电阻和第九电阻；

所述放大器芯片的第一端作为所述放大单元的第一端与所述供电模块连接，所述放大器芯片的第二端作为所述放大单元的第二端与所述滤波单元连接，所述放大器芯片的第三端与所述第八电阻的第一端连接，所述第八电阻的第二端作为所述放大单元的第三端与所述转换芯片的第三端连接，所述放大器芯片的第四端与所述第九电阻的第一端连接，所述第九电阻的第二端作为所述放大单元的第三端与所述转换芯片的第三端连接。

8.根据权利要求1所述的调理电路，其特征在于，所述调理电路包括第二保护模块，所述第二保护模块的第一端与所述转换芯片的第四端连接，所述第二保护模块的第二端与后续分析电路连接。

9.根据权利要求1所述的调理电路，其特征在于，所述转换芯片的型号为XTR111型号。

10.根据权利要求7所述的调理电路，其特征在于，所述放大器芯片的型号为OPA2170型号。