一种应用于柔性脉搏压电传感器的调理电路的制作方法

本实用新型涉及压电传感器领域，更具体地，涉及一种应用于柔性脉搏压电传感器的调理电路。

背景技术：

传感器调理电路是无失真的将传感器输出的信号接收下来，然后进行放大、处理和非线性特性线性化等调理工作，并由模数转换器变成数字信号，再经数字接口输入计算机。由于各传感器的特性不同，调理电路应根据连接的传感器的特性进行设计。柔性脉搏压电传感器是一种软接触式的无创伤脉搏传感器，由于脉搏信号极其微弱，使用柔性脉搏压电传感器采集到的是pC级的电荷信号。市面上现有的调理电路价格较高而且体积很大，不方便用于柔性脉搏压电传感器对脉搏的直接测量，也不利于柔性脉搏压电传感器接入监护系统。

技术实现要素：

本实用新型为解决以上现有技术的难题，提供了一种应用于柔性脉搏压电传感器的调理电路，该电路具有高集成度、低成本的优点，能够将柔性脉搏压电传感器采集的高阻抗电荷信号转换成高增益、低阻抗、小噪声的输出电压信号。

为实现以上实用新型目的，采用的技术方案是：

一种应用于柔性脉搏压电传感器的调理电路，包括电荷放大电路、一级放大电路、工频陷波电路、带通滤波电路和二级放大电路；其中电荷放大电路的输出端与一级放大电路的输入端连接，一级放大电路的输出端与工频陷波电路的输入端连接，工频陷波电路的输出端与带通滤波电路的输入端连接，带通滤波电路的输出端与二级放大电路的输入端连接。

在使用调理电路时，首先使柔性脉搏压电传感器的输出端接入电荷放大电路的输入端，然后使二级放大电路的输出端接入下一级处理电路的输入端。

调理电路的工作原理如下：柔性脉搏压电传感器产生的高阻抗电荷信号Q经电荷放大电路转换成低阻抗的电压信号，低阻抗的电压信号进入一级放大电路，并通过一级放大电路将电压信号放大至一定倍数，放大后的电压信号进入工频陷波电路，工频陷波电路滤除电压信号中的工频干扰信号，并将经过处理的电压信号输入至带通滤波电路，带通滤波电路滤除电压信号中除脉搏信号频率以外的其他干扰信号，然后将经过处理的电压信号输入至二级放大电路，二级放大电路对电压信号进行二级线性放大，使放大后的电压信号达到模数转换及其他处理的幅度要求，并通过输出端输出。

优选地，所述一级放大电路为仪表放大器，仪表放大器的输入端与电荷放大电路的输出端连接，仪表放大器的输出端与工频陷波电路的输入端连接。

优选地，所述工频陷波电路为有源双T陷波电路。

优选地，所述电荷放大电路包括运算放大器A、电阻R_f和电容C_f，运算放大器A的正输入端接地，电阻R_f和电容C_f的两端分别与运算放大器A的负输入端、输出端连接，运算放大器A的输出端与一级放大电路输入端连接。

优选地，所述调理电路还包括有模数转换器，模数转换器的输入端与二级放大电路的输出端连接。二级放大电路输出的电压信号经过模数转换器进行模数转换，并通过模数转换器的输出端输出。

优选地，所述柔性脉搏压电传感器为聚偏二氟乙烯压电传感器、聚氟乙烯压电传感器、改性聚氟氯乙烯压电传感器中任一种。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供的调理电路将柔性脉搏压电传感器输出的高阻抗电荷信号转换成低阻抗的电压信号，并对电压信号进行一级放大、工频陷波、带通滤波和二级放大，经过该调理电路的高增益处理能够使电压信号达到模数转换的幅度要求，并可滤除工频干扰、噪声等无关的外在信号。

附图说明

图1为调理电路的结构示意图。

图2为电荷放大电路的结构示意图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

以下结合附图和实施例对本实用新型做进一步的阐述。

实施例1

如图1所示，柔性脉搏压电传感器调理电路包括电荷放大电路、一级放大电路、工频陷波电路、带通滤波电路和二级放大电路。其中，电荷放大电路、一级放大电路、工频陷波电路、带通滤波电路和二级放大电路依次相连接。

在使用调理电路时，首先使柔性脉搏压电传感器的输出端接入电荷放大电路的输入端，然后使二级放大电路的输出端接入下一级处理电路的输入端。

调理电路的工作原理如下：柔性脉搏压电传感器产生的高阻抗电荷信号Q经电荷放大电路转换成低阻抗的电压信号，低阻抗的电压信号进入一级放大电路，并通过一级放大电路将电压信号放大至一定倍数，放大后的电压信号进入工频陷波电路，工频陷波电路滤除电压信号中柔性脉搏压电传感器采集信号时产生的工频干扰，并将经过处理的电压信号输入至带通滤波电路，带通滤波电路滤除电压信号中除脉搏信号频率以外的其他干扰信号，然后将经过处理的电压信号输入至二级放大电路，二级放大电路对电压信号进行二级线性放大，使放大后的电压信号达到模数转换及其他处理的幅度要求，并通过输出端输出。

其中，电荷放大电路的结构如图2所示，电荷放大电路包括运算放大器A、电阻R_f和电容C_f，运算放大器A的正输入端接地，电阻R_f和电容C_f的两端分别与运算放大器A的负输入端、输出端连接，运算放大器A的输出端与一级放大电路输入端连接。如图2所示，柔性脉搏压电传感器可以等效为电荷源Q与电容C_a的并联，电荷源Q与电容C_a的一端接地，另一端接入运算放大器A的负输入端，其中电容C_a为柔性脉搏压电传感器的等效电容，C_c为相连电缆的等效电容，R_a为柔性脉搏压电传感器绝缘漏电阻，C_i为运算放大器A的输入电容，R_i为运算放大器A的输入电阻。

本实施例中，一级放大电路采用高精度仪表放大器；工频陷波电路采用有源双T陷波电路，用于滤除50Hz的工频干扰信号；带通滤波电路的带通频率范围是0.2~45Hz。

本实施例中，调理电路还包括有模数转换器，模数转换器的输入端与二级放大电路的输出端连接。二级放大电路输出的电压信号经过模数转换器进行模数转换，并通过模数转换器的输出端输出。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。