一種超低頻絕對振動傳感器幅頻特性補償電路制造技術

本實用新型專利技術涉及一種超低頻絕對振動傳感器幅頻特性補償電路，其包括由電阻、電容及運算放大器構成的全通模擬濾波器，所述全通模擬濾波器包括一個高通濾波器、一個帶通濾波器和一個低通濾波器，所述高通濾波器、帶通濾波器和低通濾波器從左至右依次串聯，所述高通濾波器、帶通濾波器和低通濾波器是有源RC濾波器；通過采用所設計的傳感器補償網絡對磁電式速度傳感器進行補償，使得補償后的傳感器在保持傳感系統傳遞函數不變的前提下，實現了對超低頻(1Hz)以下的絕對振動信號檢測。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及ー種振動檢測工程領域中的超低頻絕對振動檢測方法，尤其是小質量振動體或大質量振動體的局部振動檢測。
技術介紹
絕對振動是指相對于慣性空間沒有靜止參考點(即基準)的振動，如海上船舶的顛簸，高層建筑、海洋平臺、大跨度橋梁和大型旋轉機械(如水輪發電機組)的動態檢測，空中飛機的波動、地震波動等。在絕對振動測試中，測量現場無法找到靜止不動的參考點，一切相對式測量方法都難以實現，必須選用慣性式傳感器測量。由于上述各類振動的主模態往往集中于低頻段，故對慣性式傳感器的低頻特性提出了特殊的要求，而目前的慣性式傳感器有如下缺點在超低頻段(IHz以下)，由于輸出信號完全“淹沒”在噪聲中，難以實現對振動頻率的準確測量。 為了能夠在超低頻段的測量能夠較好的反映振動信號的特性，國內外普遍采用的方法是采用軟件信號處理的方法對傳感器獲得的振動信號進行二次處理，常用的方法如FFT、數字濾波器、反卷積等。采用軟件的方法實現超低頻段振動信號的測量具有較強的實用性，但其明顯的缺點是不具有實時性。而如果能夠用硬件的方法實現超低頻段的振動信號的測量，則能夠滿足實時性的要求。因此，國內外許多學者試圖在硬件上實現對超低頻段振動信號的測量。方法一通過増大慣性質量塊質量m來減小傳感器的固有頻率，從而提高傳感器在低頻段的靈敏度。此種方法的缺點也非常明顯傳感器的體積、重量大大增加。國內能測得O. 5Hz絕對振動頻率的慣性磁電式速度傳感器質量重達十幾公斤。若以此種傳感器用于測振，則會因為重量太大而改變振動源本身的振動特性，從而限制了其在エ業場合的應用。目前，國內能進行IHz低頻檢測的同類傳感器DS-4B-V型外形尺寸達Φ 150mmX 160mm,重量為2. OKg (北京地震局地震信息技術研究所研制)。中國地震局地震預測研究所研制的FFS-3短周期地震計也具有較大的體積和重量。方法ニ 采用頻響展寬的方法來改善此類傳感器的性能。通過此方法來改善傳感器性能的典型產品為丹麥BK公司振動傳感器。但此類傳感器的電路設計復雜，在頻率低于IHz時，振動信號發生畸變，從而無法反應真實的振動情況。概括來說，上述慣性式磁電速度傳感器有如下缺點①頻率下限高，傳統的慣性式磁電傳感器固有頻率一般為10-15HZ，因此不能在超低段(く IHz)進行エ業測量。②重量太，目前，對傳統的慣性式磁電速度傳感器進行改進后，可實現振動頻率為O. 5Hz的振動測量，但其傳感器的重量重達十幾公斤。③體積大。目前，國內較理想的同類傳感器(DS-4B0V型)外型尺寸為Φ 150mmX 160mmo④需軟件處理。由于大體積的傳感器難以適應エ業測量，目前多數慣性式傳感器為實現超低頻測量都借助于軟件處理的方法進行信號提取，其缺點也是非常明顯不具有實時性。⑤價格昂貴。⑥經過補償的傳感器電路設計復雜。
技術實現思路
本技術要解決的技術問題是提供一種針對當前慣性磁電式速度傳感器存在的缺點，在保持小體積，輕質量的前提下，采用純硬件技術，以較為簡單的電路進行網絡補償，實現超低頻振動信號的測量的超低頻絕對振動傳感器幅頻特性補償電路。本技術是通過以下技術方案來實現一種超低頻絕對振動傳感器幅頻特性補償電路，其特征在于其包括由電阻、電容及運算放大器構成的全通模擬濾波器，所述全通模擬濾波器包括ー個高通濾波器、一個帶通濾波器和ー個低通濾波器；所述高通濾波器、帶通濾波器和低通濾波器從左至右依次串聯；所述高通濾波器、帶通濾波器和低通濾波器 是有源RC濾波器；所述全通模擬濾波器還包括帶阻電路。所述高通濾波器的傳遞函數為 及5 +^6 及4-—器、^[R5 R3+R4 R1C1 R5 R1R2C1C2所述帶通濾波器的傳遞函數為 +Sfタ3⑶…Rs ^3+^4及A K(S)爐+十.w瓦所述低通濾波器的傳遞函數為^5+^6 及4Iれ V4(S)R5 R3+R4 R1R2C1C2Λ )—V'(S「S2 ‘R5+R6 R4 SIRs R3+ R4 Rs R\R2CxC2。 0本技術超低頻絕對振動傳感器幅頻特性補償電路的有益效果是①頻率下限低，下限頻率低于1Hz，采用網絡補償的方法實現了在低頻段較好的頻率特性，克服了傳統的慣性式磁電傳感器在低頻段頻率特性的不足；②進行改進后的傳感器仍然具有體積小，重量輕的特性，直徑39毫米，高度54毫米，整機僅150g ;③純硬件結構，實時性強；④無需軟件處理便可獲得較理想的信號電路結構精簡； 成本低。附圖說明圖I為磁電式振動速度傳感器等效力學模型；圖2為傳感網絡補償原理圖；圖3為選頻式頻率特性補償原理硬件實現圖。具體實施方式如圖I、圖2和圖3所示，本技術的一種超低頻絕對振動傳感器幅頻特性補償電路，包括磁電式振動速度傳感器，及設置在磁電式振動速度傳感器內的補償網絡電路，及設置在補償網絡電路內，且由電阻、電容及運算放大器構成的模擬濾波器，所述磁電式振動速度傳感器通過簡化成由一個彈性系數為k，慣性質量塊m和阻尼c三部分組成的磁電式振動速度傳感器力學模型，根據此模型，傳感器的歸ー化傳遞函數為權利要求1.一種超低頻絕對振動傳感器幅頻特性補償電路，其特征在于其包括由電阻、電容及運算放大器構成的全通模擬濾波器，所述全通模擬濾波器包括一個高通濾波器、一個帶通濾波器和一個低通濾波器，所述高通濾波器、帶通濾波器和低通濾波器從左至右依次串聯。2.根據權利要求I所述的超低頻絕對振動傳感器幅頻特性補償電路，其特征在于所述高通濾波器、帶通濾波器和低通濾波器是有源RC濾波器。3.根據權利要求I所述的超低頻絕對振動傳感器幅頻特性補償電路，其特征在于所述全通模擬濾波器還包括帶阻電路。4.根據權利要求I或2所述的超低頻絕對振動傳感器幅頻特性補償電路，其特征在于所述高通濾波器的傳遞函數為5.根據權利要求I或2所述的超低頻絕對振動傳感器幅頻特性補償電路，其特征在于所述帶通濾波器的傳遞函數為6.根據權利要求I或2所述的超低頻絕對振動傳感器幅頻特性補償電路，其特征在于所述低通濾波器的傳遞函數為專利摘要本技術涉及一種超低頻絕對振動傳感器幅頻特性補償電路，其包括由電阻、電容及運算放大器構成的全通模擬濾波器，所述全通模擬濾波器包括一個高通濾波器、一個帶通濾波器和一個低通濾波器，所述高通濾波器、帶通濾波器和低通濾波器從左至右依次串聯，所述高通濾波器、帶通濾波器和低通濾波器是有源RC濾波器；通過采用所設計的傳感器補償網絡對磁電式速度傳感器進行補償，使得補償后的傳感器在保持傳感系統傳遞函數不變的前提下，實現了對超低頻(1Hz)以下的絕對振動信號檢測。文檔編號G01H11/00GK202631100SQ201220129238公開日2012年12月26日 申請日期2012年3月27日 優先權日2012年3月27日專利技術者陳希, 余水寶 申請人:浙江師范大學本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種超低頻絕對振動傳感器幅頻特性補償電路，其特征在于：其包括由電阻、電容及運算放大器構成的全通模擬濾波器，所述全通模擬濾波器包括一個高通濾波器、一個帶通濾波器和一個低通濾波器，所述高通濾波器、帶通濾波器和低通濾波器從左至右依次串聯。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳希，余水寶，
申請(專利權)人：浙江師范大學，
類型：實用新型
國別省市：