CN220084166U - 一种数字式高精度低频振动传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种数字式高精度低频振动传感器，涉及低频振动传感器技术领域，包括低频振动传感器，还包括差分放大电路、低通滤波电路、模数转换电路、控制处理电路、通信接口模块；所述低频振动传感器的采集数据依次经过差分放大电路、低通滤波电路以及模数转换电路，所述模数转换电路的输出端与所述控制处理电路的输入端连接。本实用新型通过差分放大电路对低频振动传感器输出的模拟信号进行共模干扰抑制，再经由低通滤波电路、带通滤波电路分别对高频、低频噪声进行去噪处理，最后经由控制处理电路经通信接口模块进行数字化传输，将采集与传输合为一体，该低频振动传感器的集成度高，能够保持信号传输的高精度与低延迟效果。

Description

一种数字式高精度低频振动传感器

技术领域

本实用新型涉及低频振动传感器技术领域，具体涉及一种数字式高精度低频振动传感器。

背景技术

一般地说，低频振动指振动频率在5-10Hz以下。由于其振动加速度值不大，对人的直观感受影响较小，因而常常被人们忽略。但是，在某些领域，例如对大型旋转机器、大型工程结构，却不能忽视低频振动监测。低频振动测量手段，主要是高灵敏度、高可靠性、便于工程应用的振动传感器的开发，但是现有的低频传感器由于采样低频振动的过程中需要对振动信号进行放大，而放大后存在的工模信号会降低振动信号的测量精度，且由于低频振动的应用领域通常为长距离传输过程，信号传输过程中的损失较多，导致最后输出的低频振动测量信号精度较低。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型提供一种数字式高精度低频振动传感器，以解决上述技术问题。

一种数字式高精度低频振动传感器，包括低频振动传感器，还包括差分放大电路、低通滤波电路、模数转换电路、控制处理电路、通信接口模块；所述低频振动传感器的采集数据依次经过差分放大电路、低通滤波电路以及模数转换电路，所述模数转换电路的输出端与所述控制处理电路的输入端连接，所述通信接口模块与所述控制处理电路的输出端连接。

作为优选地，所述差分放大电路用于将所述低频振动传感器转换为模拟电压差分信号。

作为优选地，所述低通滤波电路用于对模拟电压差分信号进行高频噪声滤除。

作为优选地，还包括带通滤波电路，

所述带通滤波电路的输入端与所述低通滤波电路的输出端连接，所述带通滤波电路的输出端与所述控制处理电路的输入端连接，所述带通滤波电路用于对所述低通滤波信号进行低频噪声抑制，得到去噪信号。

作为优选地，还包括补偿电路，

所述补偿电路的输入端与所述低频振动传感器的输出端连接，所述补偿电路的输出端与所述差分放大电路的输入端连接。

作为优选地，所述补偿电路采用串联补偿的形式与所述振动传感器连接。

作为优选地，述补偿电路各电容的电容值均相同，各运算放大器的同相输入端均与地线连接。

作为优选地，还包括金属外壳，

所述金属外壳用于密封所述低频振动传感器、差分放大电路、低通滤波电路、带通滤波电路、模数转换电路、控制处理电路以及通信接口模块。

本实用新型的有益效果体现在：

本实用新型通过差分放大电路对低频振动传感器输出的模拟信号进行共模干扰抑制，再经由低通滤波电路、带通滤波电路分别对高频、低频噪声进行去噪处理，最后经由控制处理电路经通信接口模块进行数字化传输，将采集与传输合为一体，该低频振动传感器的集成度高，在长距离信号传输的情况下也能保持信号传输的高精度与低延迟效果，且还通过补偿电路对低频振动传感器输出的模拟信号进程超低频补充，使得超低频信号检测的有效范围得到拓宽。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本实用新型一实施例提供的一种数字式高精度低频振动传感器的原理图；

图2为图1所示的一种数字式高精度低频振动传感器的差分放大电路的原理图；

图3为图1所示的一种数字式高精度低频振动传感器的低通滤波电路的原理图；

图4为图1所示的一种数字式高精度低频振动传感器的带通滤波电路的原理图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域技术人员所理解的通常意义。

实施例一中：

如图1所示，一种数字式高精度低频振动传感器，包括低频振动传感器，还包括差分放大电路、低通滤波电路、模数转换电路、控制处理电路、通信接口模块；所述低频振动传感器的采集数据依次经过差分放大电路、低通滤波电路以及模数转换电路，所述模数转换电路的输出端与所述控制处理电路的输入端连接。

通过差分放大电路对低频振动传感器输出的模拟信号进行共模干扰抑制，再经由低通滤波电路、带通滤波电路分别对高频、低频噪声进行去噪处理，最后经由控制处理电路经通信接口模块进行数字化传输，将采集与传输合为一体，该低频振动传感器的集成度高，在长距离信号传输的情况下也能保持信号传输的高精度与低延迟效果。

如图2所示，更为具体的，所述差分放大电路用于将所述低频振动传感器转换为模拟电压差分信号。

差分放大电路包括：电阻R1，第一端与信号放大电路连接；电阻R2，第一端接地；电阻R3，第一端与电阻R1的第二端连接；电阻R4，第一端与电阻R2的第二端连接；噪声放大器，正极输入端与电阻R1的第二端及电阻R3的第一端连接，负极输入端与电阻R2的第二端及电阻R4的第一端连接，共模电压输入端用于输入预设偏置电压，差分输出正端与电阻R4的第二端连接，差分输出负端与电阻R3的第二端连接。

如图3所示，更为具体的，所述低通滤波电路用于对模拟电压差分信号进行高频噪声滤除。

低通滤波器为二阶低通滤波器，该二阶低通滤波器包括电阻R5，第一端与所述跟随器电路连接；电阻R6，第一端与所述电阻R5的第二端连接；电容C1，第一端与所述电阻R5的第二端和所述电阻R6的第一端连接；电容C2，第一端与所述电阻R6的第二端连接，所述电容C2的第二端接地；运放电路OP2，正极输入端与所述电阻R6的第二端和所述电容C2的第一端连接，负极输入端与所述电容C1的第二端以及所述运放电路OP2的输出端连接。

如图4所示，更为具体的，还包括带通滤波电路，

所述带通滤波电路的输入端与所述低通滤波电路的输出端连接，所述带通滤波电路的输出端与所述控制处理电路的输入端连接，所述带通滤波电路用于对所述低通滤波信号进行低频噪声抑制，得到去噪信号。

带通滤波电路包括运算放大器U1、U2，电阻R7～R14及电容C3～C6；

低通滤波电路的输出端依次经电容C3。电阻R7连接运算放大器U1的反相输入端，运算放大器U1的同相输入端经电阻R9连接电源VCC，运算放大器U1的同相输入端还经并联的电阻R15。电容C4接地，运算放大器U1的输出端经电阻R8连接运算放大器U1的反相输入端；

运算放大器U1的输出端还依次经电容C5。电阻R11连接运算放大器U2的反相输入端，运算放大器U2的同相输入端经电阻R13连接电源VCC，运算放大器U2的同相输入端还经并联的电阻R14。电容C6接地，运算放大器U2的输出端经电阻R12连接运算放大器U2的反相输入端，运算放大器U2的输出端还连接模数转换电路的模拟输入端。

更为具体的，还包括补偿电路，

所述补偿电路的输入端与所述低频振动传感器的输出端连接，所述补偿电路的输出端与所述差分放大电路的输入端连接。

补偿电路由若干数量的电阻、电容和运算放大器组成。

更为具体的，所述补偿电路采用串联补偿的形式与所述振动传感器连接。

电路补偿主要有反馈补偿与串联补偿两种形式，而反馈补偿在降低自然频率的同时也会降低阻尼比，导致稳定性变差，易产生振荡，因此，本实用新型采用串联补偿的形式。

更为具体的，述补偿电路各电容的电容值均相同，各运算放大器的同相输入端均与地线连接。

更为具体的，还包括金属外壳，

所述金属外壳用于密封所述低频振动传感器、差分放大电路、低通滤波电路、带通滤波电路、模数转换电路、控制处理电路以及通信接口模块。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (8)

1.一种数字式高精度低频振动传感器，包括低频振动传感器，其特征在于：还包括差分放大电路、低通滤波电路、模数转换电路、控制处理电路、通信接口模块；所述低频振动传感器的采集数据依次经过差分放大电路、低通滤波电路以及模数转换电路，所述模数转换电路的输出端与所述控制处理电路的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的数字式高精度低频振动传感器，其特征在于：所述差分放大电路用于将所述低频振动传感器转换为模拟电压差分信号。

3.根据权利要求1所述的数字式高精度低频振动传感器，其特征在于：所述低通滤波电路用于对模拟电压差分信号进行高频噪声滤除。

4.根据权利要求1所述的数字式高精度低频振动传感器，其特征在于：还包括带通滤波电路，

所述带通滤波电路的输入端与所述低通滤波电路的输出端连接，所述带通滤波电路的输出端与所述控制处理电路的输入端连接，所述带通滤波电路用于对低通滤波信号进行低频噪声抑制，得到去噪信号。

5.根据权利要求4所述的数字式高精度低频振动传感器，其特征在于：还包括补偿电路，

所述补偿电路的输入端与所述低频振动传感器的输出端连接，所述补偿电路的输出端与所述差分放大电路的输入端连接。

6.根据权利要求5所述的数字式高精度低频振动传感器，其特征在于：所述补偿电路采用串联补偿的形式与所述振动传感器连接。

7.根据权利要求6所述的数字式高精度低频振动传感器，其特征在于：述补偿电路各电容的电容值均相同，各运算放大器的同相输入端均与地线连接。

8.根据权利要求7所述的数字式高精度低频振动传感器，其特征在于：还包括金属外壳，

所述金属外壳用于密封所述低频振动传感器、差分放大电路、低通滤波电路、带通滤波电路、模数转换电路、控制处理电路以及通信接口模块。