幅度频率变化差异比较式采样器

摘要

本发明公开了一种幅度频率变化差异比较式采样器，其特征在于由振荡器1、线圈L、电容C1、C2、基准电路3、上拉电阻R、幅度信号提取电路2、基准刷新电路4、比较器5构成，振荡器1连接线圈L，并由线圈L输出电磁波；振荡器1由电容C1、C2耦合到基准电路3和幅度信号提取电路2上；上拉电阻R与电容C2相连接，比较器5检出被测信号，由触发器通过驱动电路处理与输出信号，同时，通过刷新电路4对基准进行刷新。该采样器，具有性能稳定、耐温性能好、微功耗、高精度，不受环境条件的制约，可广泛用于多种智能表、自动化仪表、特殊工作环境等领域。

权利要求

1.一种幅度频率变化差异比较式采样器，其特征在于由振荡器(1)、线圈L、电容C1、C2、基准电路(3)、上拉电阻R、幅度信号提取电路(2)、基准刷新电路(4)、比较器(5)构成，振荡器(1)连接线圈L，并由线圈L输出电磁波；振荡器(1)由电容C1耦合到基准电路(3)上，由电容C2耦合到幅度信号提取电路(2)上；基准电路(3)是由频率转换电压的电路构成，实现频率转换成电压，以此电压作为基准与由幅度信号提取电路(2)所检出的幅度电压值通过比较器(5)进行比较，获得测量信号；上拉电阻R与电容C2相连接，构成简单的积分电路；比较器(5)检出被测信号，由触发器通过驱动电路处理与输出信号，同时，通过基准刷新电路(4)对基准进行刷新。

说明书

技术领域

本发明属于电子测量技术领域，特别是一种幅度频率变化差异比较式采样器，该采样器是非接触式采样器，穿透性能良好，功耗极低，受环境温度影响小，精确度高，便于应用。

应用本发明构成的微功耗数字位移传感器主要用于测量物体的平动位移或转动位移、平动速度或转动速度，能够满足所涉及领域中的测量应用要求。

应用本发明构成的微功耗流量传感器能在较大温差环境，以及特别要求微功耗条件的环境中正常工作，可靠性高，能直接应用于热量表、智能水表、煤气表、燃料加油机等多种智能仪表；也可以直接应用于制冷流量的计量和高寒地区以及大温差地区的燃料加油机；尤其是在热量表技术上的应用方面，能很好地解决多年来尚未解决的问题，对于供暖热计量起到十分重要的作用；也可应用于自动化仪表、自动化控制及智能测量等领域，具有重要的实际应用和大面积推广的价值。

应用本发明所构成的新型的传感器，除适用于以上多种应用领域外，尤其是在要求微功耗、高可靠性的应用环境中更是优良的首选器件。潜在的及尚未开发的应用领域也很广泛，特别在相关的仪器仪表的降低功耗、节约能源方面，更具有一系列潜在的效益和应用前景。

本发明易于集成，能在多种传感器集成电路芯片中应用，且体积小。

背景技术

目前，在本发明所涉及到的应用领域中，国内外在相应的应用领域中装置结构复杂，成本高，可移植性、通用性差，功耗大。
现有的采样装置，主要有电阻应变式、电容式，电感式、涡流式、光电式、光栅式、磁感应式等。电阻应变式是通过采样器件上的应力变化而获取信号，这种方式是接触式的；电容式，在探测距离所受一定的限制，并且易受外界环境因素的影响；电感式及涡流量式，功耗大；光电式与光栅式，功耗大，且不具有穿透能力；磁感式，极易受到磁场的影响，并且极易吸附铁磁物质，在较高温度环境下易退磁。所以，上述装置均不能满足一些特殊工作环境下的要求，例如，微功耗、耐大温差、高精确度、高可靠性等方面的要求，本发明就是为了满足这一系列的特殊要求而专门设计的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种针对所涉及到的应用领域的工作环境，克服了原有装置存在的局限性，以满足要求微功耗、高准确度、恶劣的环境条件下测量应用中的需要。在采样原理上，采用因被测物位移的变化而引起的采样电路中振荡幅度与频率的变化，以特有的参考系，进行比较来实现高精确度的识别技术，以达到高性能指标，满足一些恶劣工件环境的应用要求。
为达到以上目的，本发明所采用的技术方案是：该幅度频率变化差异比较式采样器，其特征在于由振荡器、线圈L、电容C1、C2、基准电路、上拉电阻、幅度信号提取电路、基准刷新电路、比较器构成，振荡器连接线圈L，并由线圈L输出电磁波，用于探测被测物；振荡器由电容C1耦合到基准电路上，由电容C2耦合到幅度信号提取电路上；基准电路主要是由频率转换电压的电路构成，实现频率转换成电压，以此电压作为基准与由幅度信号提取电路所检出的幅度电压值通过比较器进行比较，获得测量信号；由于线圈L的直流阻抗非常小，当幅度减小时，能改变电容的电位，构成简单的微分电路，加强了比较深度，以获取真实转动情况；上拉电阻R与电容C2相连接，构成简单的积分电路，这种结构也具有计时功能，又能够在被测物体不发生有效位移量时，等待一定的时间后，拉回到初始状态，使输出信号呈现低电位，能降低应用装置以及自身因受外界干扰，误收发信号的机率，在实际应用中对整系统的可靠性和稳定性大有提高；当被测物体振动或者按轴向窜动时，幅度的变化速度比正常情况下要大得多，发生时间极短，基本上来不及引起因频率瞬间的变化，造成转换电压(基准电压)的变化，或者变化极小，或者相互抵消，对于幅度突变而引起的误码具有良好的抑制作用，从而降低误码发生的机率；比较器检出被测信号，由触发器通过驱动电路处理与输出信号，同时，通过基准刷新电路对基准进行刷新，以精确的反映不同时刻的频率转电压的瞬时值；本发明有时间控制、确定的阈值设计，各功能块之间电位定义严格，以实现本发明的高性能和高技术指标。
本发明的有益效果在于：由于采用了将频率转换为电压，并以此电压作为基准与幅度信号提取器所检出的幅度电压值通过比较器进行比较获得测量信号的方式，所以，具有性能稳定、耐温性能好、功耗低、使用寿命长的优点，且不受环境条件的制约，既可广泛用于制冷计量等低温领域，也可广泛用于热量表等高温领域；由于采用了上拉电阻R与耦合电容的微分电路，所以避免了误码，使其具有高精确度；上拉电阻R与电容C2相连接，构成简单的积分电路，这种结构也具有计时功能，又能够在被测物体不发生有效位移量时，等待一定的时间后，拉回到初始状态，使输出信号呈现低电位，能降低应用装置以及自身因受外界干扰，误收发信号的机率，在实际应用中对整系统的可靠性和稳定性大有提高。

附图说明

图1为本发明的原理图。
图2为本发明实施例1的原理图。
图3为本发明实施例1的应用装置图。

具体实施方式

参照附图1制作本发明。该幅度频率变化差异比较式采样器，其特征在于由振荡器1、线圈L、电容C1、C2、基准电路3、上拉电阻R、幅度信号提取电路2、基准刷新电路4、比较器5构成，振荡器1连接线圈L，并由线圈L输出电磁波，用于探测被测物；振荡器1由电容C1耦合到基准电路3上，由电容C2耦合到幅度信号提取电路2上；基准电路3主要是由频率转换电压的电路构成，实现频率转换成电压，以此电压作为基准与由幅度信号提取电路2所检出的幅度电压值通过比较器5进行比较，获得测量信号；由于线圈L的直流阻抗非常小，当幅度减小时，能改变电容C1的电位，构成简单的微分电路，加强了比较深度，以获取真实转动情况；上拉电阻R与电容C2相连接，构成简单的积分电路；比较器5检出被测信号，由触发器通过驱动电路处理与输出信号，同时，通过基准刷新电路4对基准进行刷新；触发器和驱动电路在图2中有描述，即7为触发器，9为驱动电路，图中，其他为公知技术，故不多描述。
实施例1
图2给出了实施例1的原理图，其连接关系为：在本发明的原理图上加电源电路6，本发明原理图的比较器5和基准刷新电路4与触发器7相连接，由驱动电路9处理与输出信号。图3给出了本发明实施例1的三种应用装置图，图中10为被测物体，11属于金属片，线圈是L。