本实用新型涉及传感器信号处理领域，特别涉及一种逆锁相放大器和家用电器。
背景技术：
在相关技术中，一般通过锁相放大器降低或去除微型谐振传感器的输出信号中的噪声信号以提取输出信号中的有效信号。然而，由于锁相放大器中的低通滤波器的作用，输出信号中带有相位信息的三倍频部分会被滤除，从而难以获得输出信号的相位信息。
技术实现要素：
本实用新型的实施方式提供了一种逆锁相放大器和家用电器。
本实用新型实施方式的一种逆锁相放大器，用于处理待测信号，所述待测信号包括基频部分、三倍频部分和噪声部分，所述逆锁相放大器包括：
相敏检波器，所述相敏检波器用于接收所述待测信号和参考信号并用于根据所述待测信号和所述参考信号滤除所述待测信号的噪声部分以获得有效信号，所述有效信号包括与所述基频部分对应的第一信号和与所述三倍频部分对应的第二信号；和
连接所述相敏检波器的高通滤波器，所述高通滤波器用于滤除所述第一信号以获得所述第二信号。
在某些实施方式中，所述相敏检波器包括待测信号输入端、参考信号输入端和有效信号输出端，所述高通滤波器包括有效信号输入端和滤波器输出端，所述待测信号输入端用于接收所述待测信号，所述参考信号输入端用于接收所述参考信号，所述有效信号输出端与所述有效信号输入端连接并用于输出所述有效信号至所述有效信号输入端，所述滤波器输出端用于输出所述第二信号。
在某些实施方式中，所述高通滤波器包括调整通道输入端，所述高通滤波器用于根据所述调整通道输入端接收的调整信号调整所述高通滤波器的截止频率。
在某些实施方式中，所述调整通道输入端用于接收所述参考信号作为所述调整信号，所述高通滤波器用于根据所述参考信号的频率调整所述高通滤波器的截止频率。
在某些实施方式中，所述调整通道输入端用于接收控制电压作为所述调整信号，所述高通滤波器用于根据所述控制电压的电压值调整所述高通滤波器的截止频率。
在某些实施方式中，所述逆锁相放大器包括放大整形电路和分频电路，所述放大整形电路用于对所述第二信号进行放大和整形，所述分频电路用于对进行放大和整形后的所述第二信号进行分频以获得相位信号。
在某些实施方式中，所述相敏检波器用于将所述基频部分转化为二倍频部分并作为所述第一信号，及用于将所述三倍频部分转化为四倍频部分并作为所述第二信号，及用于将所述噪声部分转化为直流分量；
所述高通滤波器用于滤除所述二倍频部分和所述直流分量而获得所述四倍频部分；
所述放大整形电路用于对所述四倍频部分进行放大和整形，所述分频电路用于对进行放大和整形后的所述四倍频部分进行分频以获得所述相位信号。
在某些实施方式中，所述逆锁相放大器包括信号通道和参考通道，所述信号通道用于采集第一输入信号并对所述第一输入信号进行处理以获得所述待测信号，所述参考通道用于采集第二输入信号并对所述第二输入信号进行处理以获得所述参考信号。
在某些实施方式中，所述分频电路连接所述信号通道和所述参考通道，所述信号通道用于根据所述相位信号对所述第一输入信号进行处理以获得所述待测信号，所述参考通道用于根据所述相位信号对所述第二输入信号进行处理以获得所述参考信号。
本实用新型实施方式的一种家用电器，包括微型谐振传感器和所述逆锁相放大器，所述谐振传感器用于输出所述待测信号至所述逆锁相放大器。
本实用新型实施方式的逆锁相放大器和家用电器在相敏检波器输出有效信号后，利用高通滤波器滤除有效信号中的第一信号以获得与三倍频部分对应的第二信号，从而可以获得三倍频部分中包含的待测信号的相位信息。
本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本实用新型实施方式的逆锁相放大器的模块示意图；
图2是本实用新型实施方式的逆锁相放大器的另一个模块示意图；
图3是本实用新型实施方式的逆锁相放大器的再一个模块示意图；
图4是本实用新型实施方式的逆锁相放大器的又一个模块示意图；
图5是本实用新型实施方式的逆锁相放大器的又一个模块示意图；
图6是本实用新型实施方式的相位信息获取方法的流程示意图；
图7是本实用新型实施方式的家用电器的模块示意图；
图8是本实用新型实施方式的相位信息获取方法的另一个流程示意图；
图9是本实用新型实施方式的相位信息获取方法的再一个流程示意图；
图10是本实用新型实施方式的相位信息获取方法的又一个流程示意图；
图11是本实用新型实施方式的相位信息获取方法的又一个流程示意图；
图12是本实用新型实施方式的相位信息获取方法的又一个流程示意图；
图13是本实用新型实施方式的相位信息获取方法的又一个流程示意图；
图14是本实用新型实施方式的相位信息获取方法的又一个流程示意图；
图15是本实用新型实施方式的相位信息获取方法的又一个流程示意图。
主要元件符号说明：
家用电器1000、微型谐振传感器100、逆锁相放大器200、相敏检波器210、待测信号输入端212、参考信号输入端214、有效信号输出端216、高通滤波器220、有效信号输入端222、滤波器输出端224、调整通道输入端226、放大整形电路230、分频电路240、信号通道250、参考通道260。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施方式，所述实施方式的实施方式在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
请参阅图1-5，本实用新型实施方式的逆锁相放大器200可以用于处理待测信号。待测信号包括基频部分、三倍频部分和噪声部分。逆锁相放大器200包括相敏检波器210和连接相敏检波器210的高通滤波器220。相敏检波器210用于接收待测信号和参考信号并用于根据待测信号和参考信号滤除待测信号的噪声部分以获得有效信号，有效信号包括与基频部分对应的第一信号和与三倍频部分对应的第二信号。高通滤波器220用于滤除第一信号以获得第二信号。
请参阅图6，本实用新型实施方式的相位信息获取方法，利用逆锁相放大器200处理待测信号。待测信号包括基频部分、三倍频部分和噪声部分。相位信息获取方法包括：
步骤S210：相敏检波器210接收待测信号和参考信号并根据待测信号和参考信号滤除待测信号的噪声部分以获得有效信号，有效信号包括与基频部分对应的第一信号和与三倍频部分对应的第二信号；和
步骤S220：高通滤波器220滤除第一信号以获得第二信号。
本实用新型实施方式的相位信息获取方法可以由本实用新型实施方式的逆锁相放大器200实现，其中，步骤S210可以由相敏检波器210实现，步骤S220可以由高通滤波器220实现。
请参阅图7，本实用新型实施方式的家用电器1000包括微型谐振传感器100和本实用新型实施方式的逆锁相放大器200，微型谐振传感器100用于输出待测信号至逆锁相放大器200。
本实用新型实施方式的逆锁相放大器200、家用电器1000和相位信息获取方法在相敏检波器210输出有效信号后，利用高通滤波器220滤除有效信号中的第一信号以获得与三倍频部分对应的第二信号，从而可以获得三倍频部分中包含的待测信号的相位信息。
在本实用新型实施方式中，微型谐振传感器100和逆锁相放大器200分开设置并相互连接，可以理解，在其他实施方式中，微型谐振传感器100可以包括逆锁相放大器200，即逆锁相放大器200设置在微型谐振传感器100中。
在某些实施方式中，微型谐振传感器100可以用于气体检测，家用电器100例如可以是油烟机。在某些实施方式中，微型谐振传感器100可以用于加速度检测，家用电器100例如可以是扫地机器人。在此不做具体限定。
在某些实施方式中，待测信号可以是指微型谐振传感器的输出信号。其中微型谐振传感器是指尺寸为微米级或者纳米级的谐振传感器。待测信号的基频部分可以是指谐振的基频，待测信号的三倍频部分一般包括待测信号的相位信息，待测信号的噪声部分可以是指由环境温度产生的热噪声。
在某些实施方式中，相敏检波器210可以是指高频乘法器。待测信号可以表示为：其中Asin(ω0t)为基频部分，Bsin(3ω0t)为三倍频部分，n(t)为噪声部分。参考信号可以表示为：y(t)＝Vrsin(ω0t)。
在某些实施方式中，高频滤波器又称低截止滤波器或低阻滤波器，高频滤波器允许高于截止频率的信号通过，而大大衰减低于截止频率的信号的滤波器。
请参阅图1-5，在某些实施方式中，相敏检波器210包括待测信号输入端212、参考信号输入端214和有效信号输出端216，高通滤波器220包括有效信号输入端222和滤波器输出端224，待测信号输入端212用于接收待测信号，参考信号输入端214用于接收参考信号，有效信号输出端216与有效信号输入端222连接并用于输出有效信号至有效信号输入端222，滤波器输出端224用于输出第二信号。
请参阅图8，在某些实施方式中，相敏检波器210包括待测信号输入端212、参考信号输入端214和有效信号输出端216，高通滤波器220包括有效信号输入端222和滤波器输出端224，有效信号输出端216与有效信号输入端222连接，步骤S210包括：
步骤S212：待测信号输入端212接收待测信号；
步骤S214：参考信号输入端214接收参考信号；
步骤S216：有效信号输出端216输出有效信号至有效信号输入端222；
步骤S220包括：
步骤S224：滤波器输出端224输出第二信号。
也即是说，步骤S212可以由待测信号输入端212实现，步骤S214可以由参考信号输入端214，步骤S216可以由有效信号输出端216和有效信号输入端222实现，步骤S224可以由滤波器输出端224实现。
如此，相敏检波器210可以通过有效信号输出端216将有效信号输出至高频滤波器220的有效信号输入端222。
具体地，相敏检波器210一般包括两个输入端，待测信号输入端212和参考信号输入端214，通过这两个输入端，相敏检波器210可以接收待测信号和参考信号，待测信号和参考信号经相敏检波器210处理后获得有效信号，有效信号可以从相敏检波器210的有效信号输出端216输出至高通滤波器220的有效信号输入端222，有效信号经过高通滤波器220的滤波作用(频率高于截止频率的信号能够通过，频率低于截止频率的信号被滤除)后，有效信号中的第二信号得以保留，并通过滤波器输出端224输出。
请参阅图2-5，在某些实施方式中，高通滤波器220包括调整通道输入端226，高通滤波器220用于根据调整通道输入端226接收的调整信号调整高通滤波器220的截止频率。
请参阅图9，在某些实施方式中，高通滤波器220包括调整通道输入端226，步骤S220包括：
步骤S226：高通滤波器220根据调整通道输入端226接收的调整信号调整高通滤波器220的截止频率。
也即是说，步骤S226可以由高通滤波器220实现。
如此，可以对高通滤波器220的截止频率进行调整。
具体地，由于有效信号的频率可能处于一个较宽的范围内，因此在不同的场合中，逆锁相放大器200所需的高通滤波器220的截止频率可能不同，若高通滤波器220的截止频率设计为固定频率，则可能需要通过大量的实验确定固定频率的较佳取值或采用多个高通滤波器220来适应不同的场合，这可能会增加额外的成本或降低逆锁相放大器220的制造效率。在某些实施方式中，高通滤波器220可以设计为压控高通或跟踪高通，高通滤波器220包括调整通道输入端226，高通滤波器220的截止频率可以根据调整通道输入端226接收到的调整信号进行调整。
请参阅图2-5，在某些实施方式中，调整通道输入端226用于接收参考信号作为调整信号，高通滤波器220用于根据参考信号的频率调整高通滤波器220的截止频率。
请参阅图10，在某些实施方式中，步骤S226包括：
步骤S2262：调整通道输入端226接收参考信号作为调整信号；
步骤S2264：高通滤波器220根据参考信号的频率调整高通滤波器220的截止频率。
也即是说，步骤S2262可以由调整通道输入端226实现，步骤S2264可以由高通滤波器220实现。
如此，可以将高通滤波器220设计为跟踪高通，高通滤波器220的截止频率可以根据参考信号的频率进行调整。
在某些实施方式中，参考信号的频率处于调整通道输入端226能够接收的频率范围之外，因此参考信号在输入到高通滤波器220之前，可以先对参考信号的频率进行调整，例如将参考信号的频率调整为原来频率的第一预定倍数，比如50倍，再通过调整通道输入端226输入到高通滤波器220中，高通滤波器220接收到参考信号后，可以将调整后的参考信号的频率乘以第二预定倍数以获得高通滤波器220的截止频率，第二预定倍数例如可以是100倍，从而高通滤波器220可以根据参考信号的频率调整自身的截止频率。
请参阅图2-5，在某些实施方式中，调整通道输入端226用于接收控制电压作为调整信号，高通滤波器220用于根据控制电压的电压值调整高通滤波器220的截止频率。
请参阅图11，在某些实施方式中，步骤S226包括：
步骤S2266：调整通道输入端226接收控制电压作为调整信号；
步骤S2268：高通滤波器220根据控制电压的电压值调整高通滤波器220的截止频率。
也即是说，步骤S2266可以由调整通道输入端226实现，步骤S2268可以由高通滤波器220实现。
如此，可以将高通滤波器220设计为压控高通，高通滤波器220的截止频率可以根据控制电压的电压值进行调整。
在某些实施方式中，可以直接通过输入一个控制电压到调整通道输入端226，从而高通滤波器220可以快速地根据该控制电压的电压值调整高通滤波器220的截止频率。高通滤波器220的截止频率可以与控制电压的电压值正相关或负相关，在此不做具体限定。在一个实施例中，高通滤波器220的截止频率和控制电压的电压值正相关，例如在输入的控制电压的电压值为3V时，高通滤波器220的截止频率为5kHz，在输入的控制电压的电压值为5V时，高通滤波器220的截止频率为10kHz。
请参阅图3-5，在某些实施方式中，逆锁相放大器200包括放大整形电路230和分频电路240，放大整形电路230用于对第二信号进行放大和整形，分频电路240用于对进行放大和整形后的第二信号进行分频以获得相位信号。
请参阅图12，在某些实施方式中，逆锁相放大器200包括放大整形电路230和分频电路240，相位信息获取方法包括：
步骤S230：放大整形电路230对第二信号进行放大和整形；
步骤S240：分频电路240对进行放大和整形后的第二信号进行分频以获得相位信号。
也即是说，步骤S230可以由放大整形电路230实现，步骤S240可以由分频电路240实现。
如此，可以处理第二信号以获得相位信号。
具体地，由于微型谐振传感器100能够获得的信号很小，因此在获得第二信号后，可以通过放大整形电路230对第二信号进行放大，从而提高第二信号的幅值，另外，放大整形电路230还会将呈正弦波的第二信号整形为方波以便于分频电路240进行分频，并且提高分频后的相位信号的相位信息的准确性。
请参阅图3-5，在某些实施方式中，相敏检波器210用于将基频部分转化为二倍频部分并作为第一信号，及用于将三倍频部分转化为四倍频部分并作为第二信号，及用于将噪声部分转化为直流分量；
高通滤波器220用于滤除二倍频部分和直流分量而获得四倍频部分；
放大整形电路230用于对四倍频部分进行放大和整形，分频电路240用于对进行放大和整形后的四倍频部分进行分频以获得相位信号。
请参阅图13，在某些实施方式中，步骤S210包括：
步骤S218：相敏检波器210将基频部分转化为二倍频部分并作为第一信号，及将三倍频部分转化为四倍频部分并作为第二信号，及将噪声部分转化为直流分量；
步骤S220包括：
步骤S228：高通滤波器220滤除二倍频部分和直流分量而获得四倍频部分；
步骤S230包括：
步骤S232：放大整形电路230对四倍频部分进行放大和整形；
步骤S240包括：
步骤S242：分频电路240对进行放大和整形后的四倍频部分进行分频以获得相位信号。
也即是说，步骤S218可以由相敏检波器210实现，步骤S228可以由高通滤波器220实现，步骤S232可以由放大整形电路230实现，步骤S242可以由分频电路240实现。
如此，可以处理待测信号和参考信号以获得相位信号。
具体地，待测信号和参考信号y(t)＝Vrsin(ω0t)经过相敏检波器210后，相敏检波器210将基频部分转化为二倍频部分并作为第一信号，将三倍频部分转化为四倍频部分并作为第二信号，及将噪声部分转化为直流分量，相敏检波器210输出的有效信号为其中A＇sin(2ω0t)为基频部分转化的二倍频部分，即第一信号，为三倍频部分转化的四倍频部分，即第二信号，Z为噪声部分转化的直流分量。有效信号中的二倍频部分和直流分量在高通滤波器220中被滤除，而四倍频部分被保留，再经由高通滤波器220的增益，高通滤波器220输出的第二信号为其中C为高通滤波器220的增益倍数。
高通滤波器220输出的第二信号经过放大整形电路230进行放大和整形后，进行放大和整形后的第二信号可以通过分频电路240进行分频处理，其中，由于第二信号为四倍频信号，分频电路240可以为四分频电路，从而可以将第二信号进行分频以获得频率为基频的相位信号，该相位信号表征待测信号的相位信息。
请参阅图4和5，在某些实施方式中，逆锁相放大器200包括信号通道250和参考通道260，信号通道250用于采集第一输入信号并对第一输入信号进行处理以获得待测信号，参考通道260用于采集第二输入信号并对第二输入信号进行处理以获得参考信号。
请参阅图14，在某些实施方式中，逆锁相放大器200包括信号通道250和参考通道260，相位信息获取方法包括：
步骤S250：信号通道250采集第一输入信号并对第一输入信号进行处理以获得待测信号；
步骤S260：参考通道260采集第二输入信号并对第二输入信号进行处理以获得参考信号。
也即是说，步骤S250可以由信号通道250实现，步骤S260可以由参考通道260实现。
如此，可以使得待测信号和参考信号适用于相敏检波器210。
具体地，相敏检波器210对于输入的待测信号和参考信号可能具有一定的要求，例如待测信号的幅值是参考信号的幅值的第三预定倍数，第三预定倍数例如为3倍，因此需要通过信号通道250和参考通道260对第一输入信号和第二输入信号进行预处理，比如对第一输入信号和第二输入信号进行整形和调幅，从而使得待测信号和参考信号满足相敏检波器210的要求。在某些实施方式中，第一输入信号为微型谐振传感器100的输出信号，第一输入信号实质上也是待测信号，只是经过信号通道处理后输入到相敏检波器210中。
请参阅图5，在某些实施方式中，分频电路240连接信号通道250和参考通道260，信号通道250用于根据相位信号对第一输入信号进行处理以获得待测信号，参考通道260用于根据相位信号对第二输入信号进行处理以获得参考信号。
请参阅图15，在某些实施方式中，分频电路240连接信号通道250和参考通道260，步骤S250包括：
步骤S252：信号通道250根据相位信号对第一输入信号进行处理以获得待测信号；
步骤S260包括：
步骤S262：参考通道260根据相位信号对第二输入信号进行处理以获得参考信号。
也即是说，步骤S252可以由信号通道250实现，步骤S262可以由参考通道260实现。
如此，可以根据相位信号处理第一输入信号和第二输入信号以实现闭环控制。
在某些实施方式中，分频电路240输出的相位信号经过锁相环(图未示)后传输到信号通道250和参考通道260中，信号通道250可以根据相位信号的幅值调整第一输入信号的幅值以获得待测信号，参考通道260可以根据相位信号的幅值调整第二输入信号的幅值以获得参考信号。在一个实施例中，信号通道250将第一输入信号的幅值调整为相位信号的幅值的15倍作为待测信号，参考通道260将第二输入信号的幅值调整为相位信号的幅值的5倍作为参考信号。
在本实用新型的实施方式的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的实施方式的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本实用新型的实施方式的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型的实施方式中的具体含义。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本实用新型的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本实用新型的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理模块的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，\"计算机可读介质\"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本实用新型的实施方式的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本实用新型的各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施方式进行变化、修改、替换和变型。