测电路15的电路结构如图8所示，为具有二极管嵌位的过零检测电路，包括两组二极管嵌位电路(第一组二极管嵌位电路151和第二组二极管嵌位电路152)、隔直电容153和比较器154，二次放大电路14的输出端作为具有二极管嵌位的过零检测电路15的输入端依次连接隔直电容153和比较器154，第一组二极管嵌位电路151包括两个设置方向相反且并联连接的二极管，第一组二极管嵌位电路151的一端从过零检测电路的输入端引出且第一组二极管嵌位电路151的另一端接地，第二组二极管嵌位电路152至少包括一正极接地且负极从过零检测电路的输出端引出的二极管。第二组二极管嵌位电路152可以是如图8所示的将相反方向设置的一对二极管封装而成且封装后具有3个引脚，引脚1悬空，引脚2从过零检测电路的输出端引出，引脚3接地。过零检测电路15大致工作是:经二次放大后的信号，先由第一组二极管嵌位电路151对信号限幅，然后通过比较器154实现带回差的过零检测，将信号转换为便于等精度测量的数字方波信号，并抑制低于比较阈值的噪声干扰，即提供比较回差防止阈值以下的噪声影响比较器154正常输出，输出信号采用第二组二极管嵌位电路152以二极管嵌位方式将双极性方波信号嵌位形成带少许残留负电压的单极性方波信号。
[0032]包络检波电路16的电路结构如图8所示，可采用有源理想二极管电路组成的电路实现对振弦式传感器谐振信号包络检波，获取振弦式传感器谐振信号振幅随时间变化关系，振弦式传感器的谐振信号波形如图3b所示，包络检波电路16采用检波方式同步检测振弦式传感器谐振信号的振幅，该振幅以指数形态衰减，振幅过大时，信号频率尚未稳定；振幅过小时，信号信噪比低；包络检波电路16输出包络检波输出线1，传输至信号有效性处理电路进行信号有效性处理；信号有效性处理电路可先进行同步AD转换将包络检波电路16输出的模拟信号转换为数字信号，再根据检测到的信号幅值变化判断信号的有效性，根据幅值大小变化，去除振幅大于最大振弦式传感器谐振信号振幅75%的不稳定谐振信号、去除振幅小于最大振弦式传感器谐振信号振幅25%的低信噪比信号，只采用中段质量较好的信号(即采用振幅介于最大振弦式传感器谐振信号振幅25%?75%之间的高质量信号)通过等精度测频电路进而得到振弦式传感器的谐振频率。如图3b所示，包络检波输出线1具有信号稳定临界点2和信号劣化临界点3，谐振信号波形到信号稳定临界点2后信号开始稳定此时振幅为最大振弦式传感器谐振信号振幅的75%，谐振信号波形到信号劣化临界点3后信号为低信噪比信号此时振幅为最大振弦式传感器谐振信号振幅的25%，只采用有效信号段4的谐振信号用于后续等精度测频，能够去除掉带内的叠加干扰信号5，保证信号质量，动态截取稳定的质量较好中段部分的谐振信号提供给等精度测频电路，提高测量准确度。也就是说，当振弦式传感器在拾振阶段损耗小，谐振信号衰减很慢(衰减到最大振幅的75%时用时超过50ms、衰减到最大振幅的25%时用时超过200ms)时，采用定时截取50ms-200ms时段的谐振信号，用于等精度测量信号的频率。
[0033]过零检测电路15将数字方波信号输入至等精度测频电路，检波电路16将稳定的高质量谐振信号输入至等精度测频电路，等精度测频电路内通常设置有MCU定时器及计数器等组件，根据计数器得到的谐振信号的脉冲样本数以及设置的标准参考脉冲频率定时器(即MCU定时器)的计数值计算脉冲周期进而求反得到振弦式传感器的谐振频率，简单来说就是，计数足够数量的脉冲数、持续时间，可直接计算处理得到振弦式传感器的谐振频率。
[0034]应当指出，以上所述【具体实施方式】可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明创造，但不以任何方式限制本发明创造。因此，尽管本说明书参照附图和实施例对本发明创造已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明创造进行修改或者等同替换，总之，一切不脱离本发明创造的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明创造专利的保护范围当中。
【主权项】
1.一种振弦式传感器的频率测量装置，包括激振装置、开关电路和拾振装置，所述开关电路切换激振装置和拾振装置分别与振弦式传感器的连接，其特征在于， 所述激振装置按照信号的流向包括依次连接的扫频激励源、幅度调节电路、极性转换电路和桥式推挽功率放大电路，所述桥式推挽功率放大电路与开关电路相连； 所述拾振装置包括仪表放大器、二次放大电路、包络检波电路、具有二极管嵌位的过零检测电路、信号有效性处理电路和等精度测频电路，所述仪表放大器分别与开关电路和二次放大电路相连，所述二次放大电路分别连接过零检测电路和包络检波电路，所述过零检测电路连接等精度测频电路，所述包络检波电路连接信号有效性处理电路，所述信号有效性处理电路与等精度测频电路相连。2.根据权利要求1所述的振弦式传感器的频率测量装置，其特征在于，所述幅度调节电路包括数字电位器，所述扫频激励源输出单极性差分扫频激励信号分别连接至数字电位器的两个固定端，由数字电位器的调整端输出幅度调节后的单极性单端信号。3.根据权利要求2所述的振弦式传感器的频率测量装置，其特征在于，所述激振装置还包括等值电阻分压电路，所述等值电阻分压电路产生差分扫频信号的相对零点信号，所述等值电阻分压电路与极性转换电路相连；所述极性转换电路包括差分放大器和反相放大器，所述差分放大器与数字电位器相连并将数字电位器输出的幅度调节后的单极性单端信号作为差分正向输入以及将等值电阻分压电路输出的差分扫频信号的相对零点作为差分负向输入，所述差分放大器输出双极性单端扫频信号，所述反相放大器的输入端连接差分放大器的输出端，所述反相放大器的输出与所述差分放大器的输出共同构成双极性差分扫频信号输出。4.根据权利要求1至3之一所述的振弦式传感器的频率测量装置，其特征在于，所述具有二极管嵌位的过零检测电路包括隔直电容、比较器以及两组二极管嵌位电路，二次放大电路的输出端作为具有二极管嵌位的过零检测电路的输入端依次连接隔直电容和比较器，第一组二极管嵌位电路包括两个设置方向相反且并联连接的二极管，第一组二极管嵌位电路的一端从过零检测电路的输入端引出且第一组二极管嵌位电路的另一端接地，第二组二极管嵌位电路包括一正极接地且负极从过零检测电路的输出端引出的二极管。5.根据权利要求1至3之一所述的振弦式传感器的频率测量装置，其特征在于，所述拾振装置还包括前置高通滤波电路和二阶带通滤波电路，所述仪表放大器通过前置高通滤波电路与开关电路相连且所述仪表放大器通过二阶带通滤波电路与二次放大电路相连。
【专利摘要】本实用新型涉及振弦式传感器的频率测量装置，该装置包括激振装置、开关电路和拾振装置，激振装置按照信号的流向包括依次连接的扫频激励源、幅度调节电路、极性转换电路和桥式推挽功率放大电路，桥式推挽功率放大电路与开关电路相连；拾振装置包括仪表放大器、二次放大电路、包络检波电路、具有二极管嵌位的过零检测电路、信号有效性处理电路和等精度测频电路。本实用新型频率测量装置通过各组件的配合工作能够自适应的用于现场不同的振弦式传感器激振和拾振，实现等精度的振弦式传感器的频率可靠测量并提高了测量准确度。
【IPC分类】G01H13/00
【公开号】CN205015083
【申请号】CN201520792585
【发明人】邹勇军, 冯庆林
【申请人】基康仪器股份有限公司
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年10月14日