专利名称：基于程控恒流源的icp传感器供电装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ICP传感器，尤其涉及一种恒流源的ICP传感器。
背景技术：
ICP传感器是内置集成电路的压电传感器，在振动及冲击测试中应用最为广泛。典 型的ICP系统通常采用恒流源供电，供电电缆同时做为信号输出线。通常要求供电电压为 18 24V直流电，供电电流为2 10mA。同时，注意到ICP传感器的供电电流Ic和其可测 的最高频率fmax之间存在一定的关系，即/ m ax = ( “ - 1 )” 0_-------⑴
J2 7T C * V m axu;其中，fmax是传感器的最高响应频率，单位Hz。Ic是ICP传感器的供电电流，单位mA。C是供电电缆的寄生电容，单位pF。Vmax是ICP传感器的偏置电压，单位V。式中，C是供电电缆的寄生电容，对于一般屏蔽电缆，经验值为1米=100pF, Vmax 是ICP传感器的偏置电压，一般为12V。由公式(1)可知，在ICP传感器的电缆长度(C)和 偏置电压(Vmax) —定的条件下，传感器的供电电流Ic是高频响应频率fmax的一个函数， 通过改变Ic就可以使fmax可控。在实际使用中，一种常用的给ICP传感器供电的方法是采用三端可调电流源或CR 系列的恒流二极管。但上述两种方法产生的电流均无法程控，因而其应用范围受到一定的 限制。若采用较小的恒流源给ICP传感器供电，则传感器的测量频率范围受到限制，不能 满足高频测量的应用；而若采用较大的恒流源电流给ICP传感器供电，虽然可以满足较大 fmax的应用，但是ICP传感器内置的电荷放大器通常安置于陶瓷基片上，并且周围都用绝 缘材料填满，这些材料均为热的不良导体，传感器内部散热能力差。如果始终使用大电流供 电会导致传感器内部发热过大，从而影响传感器寿命。
发明内容本实用新型旨在解决上述问题，提供一种基于程控恒流源的ICP传感器供电装 置。本实用新型实现程控电流，满足各频段的要求。为解决上述问题，本实用新型是这样实现的一种基于程控恒流源的ICP传感器 供电装置，它包括一个MCU控制电路，它通过数模转换电路连接到一个压控电流源，所述 压控电流连接所述ICP传感器。所述的基于程控恒流源的ICP传感器供电装置，它还包括一个并联的数据采集装 卡。为使压控电流源能输出2 10mA的电流，则需要输入1 5V的电压，该电压由数 模转换电路DAC提供，数模转换电路的输入与MCU数控电路的数据线相连，MCU数控电路由单片机或DSP组成。整个装置的工作过程如下待测设备的高频响应频率fmax通过按键输 入给MCU控制电路，MCU数控电路根据公式(1)计算出ICP传感器的供电电流Ic。随后， 控制数模转换电路输出对应于该电流下的电压。该电压最终在压控电流源的作用下转换成 ICP传感器的供电电流Ic，同时也完成了电路的一次转换和测量过程。若在测试中需提高 传感器的高频响应频率fmax，则只需把最新的fmax输入给MCU，电路即能自动调整其输出 电流Ic。由于ICP传感器经过本装置以后的输出即为电压信号，因此本装置能与通用的数 据采集卡配套使用，进行设备的振动及冲击测量，因此应用较为广泛。
下面结合具体实施方式
对本实用新型作进一步的说明图1是本发明的测量原理图。图2是本装置的内部结构示意图。
具体实施方式
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种程控恒流源的ICP传感器供电装置， 由公式1可知，传感器的高频响应频率与三个参数有关，即供电电流Ic、供电电缆的寄生电 容C和传感器偏置电压Vmax。只要其中一个参数程控，则传感器的频率响应就程控，但供电 电缆的寄生电容C与电缆长度有关，传感器的偏置电压Vmax与ICP传感器的特性有关，这 两个参数在测量中均无法改变。因此，只有通过控制供电电流Ic才能改变传感器的频率响 应。进而，本发明的关键即为设计一个恒流源电路，且该恒流源程控，输出为2 10mA。压 控电流源电路可满足这些条件。本发明的原理如图1所示。图2是本装置的内部结构示意图。如上文所述，ICP传感器1的供电电流Ic和其 高频响应频率fmax之间存在一定的关系(见公式1)，为使检测过程中的高频响应频率程 控，则ICP传感器1的供电电流必须程控。为此，设计出如图2的电路结构图。整个电路由 MCU数控电路2，数模转换电路4DAC和压控电流源3组成。整个装置的工作过程如下MCU 数控电路2通过按键接收待测设备的高频响应频率，根据公式(1)计算出此时ICP传感器 的供电电流，并将该电流转换成压控电流源3的控制电压。随后，数模转换电路2在MCU的 控制下输出该电压，电压范围1 5V，该电压在压控电流源3的作用下转换成与之成比例 的电流，电流范围2 10mA，该电流便可提供给ICP传感器1工作。同时，该电流是可程控 的。
权利要求一种基于程控恒流源的ICP传感器供电装置，其特征在于，它包括一个MCU控制电路，它通过数模转换电路连接到一个压控电流源，所述压控电流连接所述ICP传感器。
2.根据权利要求1所述的基于程控恒流源的ICP传感器供电装置，其特征在于，它还包 括一个并联的数据采集装卡。
专利摘要本实用新型涉及ICP传感器，尤其涉及一种恒流源的ICP传感器。一种基于程控恒流源的ICP传感器供电装置，它包括一个MCU控制电路，它通过数模转换电路连接到一个压控电流源，所述压控电流连接所述ICP传感器。本实用新型实现程控电流，满足各频段的要求。
文档编号G05B19/04GK201757866SQ20102024074
公开日2011年3月9日 申请日期2010年6月25日 优先权日2010年6月25日
发明者宋杰峰, 邓泓海 申请人:上海宝钢工业检测公司