CN2641621Y - 一种使压力转换成模拟量电信号的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种使压力转换成模拟量电信号的装置，旨在提供一种高分辨度测量压力信号的设计，使被测压力转变成与其相关的清晰的电信号，在检测微小压力变化时消除背景噪声和环境干扰信号的影响。它包括两个由金属网、金属薄片或导电纤维织物做成的互相绝缘的电极，绝缘材料，电信号振荡器和频率电压变换器，在频率—电压变换器的输出端得到幅值与加在两个电极之间的压力相关的电压信号。由于采用数字信号作为中间变量，可以获得高信噪比的低阻抗输出，信号与被测压力之间具有良好的相关关系。本实用新型可以用作呼吸监护、动态压力传感、微位移监测、机器人触觉信号处理和高灵敏度防盗系统的核心部件。
Description
技术领域 本实用新型属于电子学领域，具体涉及一种使压力转换成电信号的装置。
背景技术 迄今使压力转换成电信号的装置主要有两大类。一类通过器件电阻的变化获得电信号，例如应变片和扩散硅压力传感器；另一类通过器件电位的变化获得电信号，例如压电晶体。在信号传输和处理过程中，这两类装置输出的相关压力信号容易被背景噪声和环境干扰信号淹没，使测量精度降低，在检测微小压力信号时这一问题尤为突出。
发明内容 本实用新型克服了现有技术中的不足，提供一种高分辨度测量压力信号的装置，使被测压力转变成与其相关的清晰的电信号，在检测微小压力变化时消除背景噪声和环境干扰信号的影响。
本实用新型所述的装置包括两个由金属网、金属薄片或导电纤维织物做成的互相绝缘的电极，电源，绝缘材料，一个电信号振荡器和一个频率—电压变换器，这两个电极分别通过导线与电信号振荡器相连构成这个振荡器决定振荡频率的电容，这个振荡器的输出端与频率—电压变换器相连，振荡器产生的电信号加在频率—电压变换器的输入端，在这个频率—电压变换器的输出端得到幅值与加在两个电极之间的压力相关的电压信号。
由于这种装置采用数字信号作为中间变量，可以获得高信噪比的低阻抗输出信号，信号与被测压力之间具有良好的相关关系，可以用作呼吸监护、动态压力传感、微位移监测、机器人触觉信号处理和高灵敏度防盗系统的核心部件。
附图说明 图1是本实用新型的电路框图；
图2是本实用新型实施例第1种电信号振荡器电路原理图；
图3是本实用新型实施例第2种电信号振荡器电路原理图；
图4是本实用新型实施例第3种电信号振荡器电路原理图；
图5是本实用新型实施例第4种电信号振荡器电路原理图；
图6是本实用新型实施例第5种电信号振荡器电路原理图；
图7是本实用新型实施例第6种电信号振荡器电路原理图；
图8是本实用新型实施例第1种频率—电压变换器电路原理图；
图9是本实用新型实施例第2种频率—电压变换器电路原理图；
图10是本实用新型实施例第3种频率—电压变换器电路原理图。
图中 电极1 电极2 绝缘材料3 电源4 振荡器5 频率—电压变换器6 电容7电阻8 电阻9 电阻10 运算放大器11 电阻12 与非门13 与非门14 电阻15 555半导体集成电路16 电阻17 电阻18 单结晶体管19 晶体管20 电阻21 运算放大器22 运算放大器23 电阻24 晶体管25 电阻26 与非门27 与非门28 电容29 二极管30 二极管31 电容32 电阻33 运算放大器34 电容35 电阻36 电容37 电阻38与非门39 与非门40 电阻41 电阻42 电容43 运算放大器44 电容45 电阻46 电阻47 电阻48 电容49 运算放大器50 电阻51 电阻52 电容53 运算放大器54
具体实施方式 下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述：图1中一种使压力转换成模拟量电信号的装置包括两个由金属网、金属薄片或导电纤维织物做成的互相绝缘的电极1和2，绝缘材料3，电源4，电信号振荡器5，频率—电压变换器6，电极1和2分别通过导线与电信号振荡器5相连构成决定电信号振荡器5工作频率的电容7，振荡器5的输出端与频率—电压变换器6的输入端相连，在频率—电压变换器6的输出端得到与加在电极1和2之间的压力相关的电压信号。
图2是实施例中电信号振荡器5的第1种电路原理图，由电极1和2构成的电容7的一端与电阻8的一端相连，同时与运算放大器11的一个输入端相连，电阻8的另一端与运算放大器11的输出端相连，电阻9的一端和电阻10的一端相连，同时与运算放大器11的另一个输入端相连，电阻9的另一端与运算放大器11的输出端相连，电阻8、9、10的阻值在10Ω到1000MΩ之间。
图3是实施例中电信号振荡器5的第2种电路原理图，由电极1和2构成的电容7的一端与电阻12的一端相连，同时与与非门13的输入端相连，7的另一端与与非门14的输出端相连，13的输出端与14的输入端相连，同时与电阻12的另一端相连。
图4是实施例中电信号振荡器5的第3种电路原理图，由电极1和2构成的电容7的一端与电阻15的一端相连，同时与555半导体集成电路16的一个输入端相连。
图5是实施例中电信号振荡器5的第4种电路原理图，由电极1和2构成的电容7的一端与电阻17的一端相连，同时与单结晶体管19的一个极相连，19的另一个极与电阻18相连。
图6是实施例中电信号振荡器5的第5种电路原理图，由电极1和2构成的电容7的一端与晶体管20的一个极相连，同时与运算放大器22的一个输入端相连，7的另一端与20的另一个极相连，同时与22的输出端相连，并与运算放大器23的一个输入端相连，电阻21一端与20的第三个极相连，另一端与23的输出端相连。
图7是实施例中电信号振荡器5的第6种电路原理图，由电极1和2构成的电容7的一端与电阻24的一端相连，同时与晶体管25的一个极相连，并同与非门27的输入端相连，电阻26的一端与25的一个极相连，26的另一端同与非门28的输出端相连，25的第三个极与7的一端相连。
图8是实施例中频率—电压变换器6的第1种电路原理图，电容29的一端与半导体二极管30的一个极相连，同时与半导体二极管31的一个极相连，这两个极具有相反的极性，31的另一个极与电容32的一端相连，同时与电阻33的一端及运算放大器34的一个输入端相连，32的另一端与33的另一端相连，同时与34的输出端相连。
图9是实施例中频率—电压变换器6的第2种电路原理图，电容35的一端与电阻36的一端相连，同时与与非门39的一个输入端相连，电容37一端与39的输出端相连，另一端与电阻38的一端相连，同时同与非门40的输入端相连，40的输出端与电阻41的一端相连，同时与39的另一个输入端相连，41的另一端与运算放大器44的一个输入端相连，同时与电阻42的一端及电容43的一端相连，电阻42的另一端与电容43的另一端相连，同时与44的输出端相连。
图10是实施例中频率—电压变换器6的第3种电路原理图，电容45的一端与电阻46及电阻47的一端相连，同时与运算放大器50的一个输入端相连，50的另一个输入端与电阻48及电容49的一端相连，49的一端与50的输出端相连，同时与电阻51的一端相连，51的另一端与电阻52及电容53的一端相连，同时与运算放大器54的一个输入端相连，电阻52及电容53的另一端相连，同时与54的输出端相连。
Claims (10)
1.一种使压力转换成模拟量电信号的装置，有两个由金属网、金属薄片或导电纤维织物做成的互相绝缘的电极1和2，绝缘材料3，电源4，其特征在于，还有电信号振荡器5，频率—电压变换器6，电极1和2分别通过导线与电信号振荡器5相连构成决定电信号振荡器5工作频率的电容7，振荡器5的输出端与频率—电压变换器6的输入端相连，在频率—电压变换器6的输出端得到与加在电极1和2之间的压力相关的电压信号。
2.根据权利要求书1所述的一种使压力转换成模拟量电信号的装置，其特征是所述电信号振荡器5的第1种电路由以下方式构成：电极1和2构成的电容7的一端与电阻8的一端相连，同时与运算放大器11的一个输入端相连，电阻8的另一端与运算放大器11的输出端相连，电阻9的一端和电阻10的一端相连，同时与运算放大器11的另一个输入端相连，电阻9的另一端与运算放大器11的输出端相连，电阻8、9、10的阻值在10Ω到1000MΩ之间。
3.根据权利要求1所述的一种使压力转换成模拟量电信号的装置，其特征是所述电信号振荡器5的第2种电路由以下方式构成：电极1和2构成的电容7的一端与电阻12的一端相连，同时与与非门13的输入端相连，7的另一端与与非门14的输出端相连，13的输出端与14的输入端相连，同时与电阻12的另一端相连。
4.根据权利要求1所述的一种使压力转换成模拟量电信号的装置，其特征是所述电信号振荡器5的第3种电路由以下方式构成：电极1和2构成的电容7的一端与电阻15的一端相连，同时与555半导体集成电路16的一个输入端相连。
5.根据权利要求1所述的一种使压力转换成模拟量电信号的装置，其特征是所述电信号振荡器5的第4种电路由以下方式构成：电极1和2构成的电容7的一端与电阻17的一端相连，同时与单晶体管19的一个极相连，19的另一个极与电阻18相连。
6.根据权利要求1所述的一种使压力转换成模拟量电信号的装置，其特征是所述电信号振荡器5的第5种电路由以下方式构成：电极1和2构成的电容7的一端与晶体管20的一个极相连，同时与运算放大器22的一个输入端相连，7的另一端与20的另一个极相连，同时与22的输出端相连，并与运算放大器23的一个输入端相连，电阻21一端与20的第三个极相连，另一端与23的输出端相连。
7.根据要利要求1所述的一种使压力转换成模拟量电信号的装置，其特征是所述电信号振荡器5的第6种电路由以下方式构成：电极1和2构成的电容7的一端与电阻24的一端相连，同时与晶体管25的一个极相连，并同与非门27的输入端相连，电阻26的一端与25的一个极相连，26的另一端同与非门28的输出端相连，25的第三个极与7的一端相连。
8.根据权利要求1所述的一种使压力转换成模拟量电信号的装置，其特征是所述频率—电压变换器6的第1种电路由以下方式构成：电容29的一端与半导体管30的一个极相连，同时与半导体二极管31的一个极相连，这两个具有相反的极性，31的另一个极与电容32的一端相连，同时与电阻33的一端及运算放大器34的一个输入端相连，32的另一端与33的另一端相连，同时与34的输出端相连。
9、根据权利要求1所述的一种使压力转换成模拟量电信号的装置，其特征是所述频率—电压变换器6的第2种电路由以下方式构成：电容35的一端与电阻36的一端相连，同时与与非门39的一个输入端相连，电容37一端与39的输出端相连，另一端与电阻38的一端相连，同时同与非门40的输入端相连，40的输出端与电阻41的一端相连，同时与39的另一个输入端相连，41的另一端与运算放大器44的一个输入端相连，同时与电阻42的一端及电容43的一端相连，电阻42的另一端与电容43的另一端相连，同时与44的输出端相连。
10.根据权利要求1所述的一种使压力转换成模拟量电信号的装置，其特征是所述频率—电压变换器6的第3种电路由以下方式构成：电容45的一端与电阻46及电阻47的一端相连，同时与运算放大器50的一个输入端相连，50的另一个输入端与电阻48及电容49的一端相连，49的一端与50的输出端相连，同时与电阻51的一端相连，51的另一端与电阻52及电容53的一端相连，同时与运算放大器54的一个输入端相连，电阻52及电容53的另一端相连，同时与54的输出端相连。
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|---|---|---|---|---|
| WO2011137566A1 (zh) * | 2010-05-07 | 2011-11-10 | Yang Changming | 利用布料电容传感器来产生生理信号的方法及系统 |
| CN109008955A (zh) * | 2018-06-04 | 2018-12-18 | 海南和家健康科技有限公司 | 一种便携式生理参数监测仪及其监测方法 |
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| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
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