技术简介：
本专利针对导电复合材料传感器因直流激励导致的零漂、温漂及重复性差问题，提出采用交流激励源与检波电路的解决方案。通过交流信号激励（10kHz-1MHz正弦波）实现电阻-电压转换，利用检波电路提取交流信号包络并转为直流输出，有效降低零漂和温漂，提升传感器重复性与温度稳定性。
关键词：导电复合材料传感器,交流激励电路
专利名称：一种用于导电复合材料敏感元件的传感器电路的制作方法
技术领域：
本发明属于传感器技术领域，特别涉及基于导电复合材料的传感器的设计。
背景技术：
导电复合材料以其压敏特性、拉敏特性、气敏特性等性质而在传感器领域获得广 泛研究和应用，如美国Tekscan公司和Interlink Elctronics公司生产的基于导电复合材 料压力传感器电路都是采用直流信号激励，该公司应用上述基于导电复合材料压力敏感元 件的传感器电路如图1所示，由直流信号源Vp导电复合材料压力敏感元件(电阻)Rs、运 算放大器及其反馈电阻Rf构成基于负反馈电路的传感器电路，输出电压Vo = _(Rf/Rs)VT。
由于导电复合材料的固有特性，导致其直流电阻值存在较大漂移，进而导致基于 上述直流激励电路的传感器存在较大零漂；导电复合材料具有温度敏感特性，进而导致基 于上述直流激励电路的传感器存在较大温漂；导电复合材料电阻具有较大的粘弹特性，导 致基于上述直流激励电路的传感器的重复性较差。
发明内容 本发明的目的是为克服直流激励的不足之处，提出一种用于导电复合材料敏感元 件的传感器电路，本发明的传感器电路具有简单、节能、低零漂、低温漂、重复性好的特点， 适合用于各种基于导电复合材料敏感元件的传感器。 本发明提出的基于导电复合材料敏感元件的传感器电路，其特征在于，该传感器 电路包括依次相连的交流激励源、信号拾取电路和检波电路，其中，交流信号源，用于产生 交流的激励信号提供给信号拾取电路；信号拾取电路，用于完成电阻-电压转换，输出幅值 与敏感元件阻抗成比例、频率与交流信号源输出频率相同的信号白日提供给检波电路；检 波电路，用于完成交流信号到直流信号的转换，提取交流信号的单边包络，输出与敏感元件 阻抗成正比的直流信号。 所述交流信号激励源为10kHz-lMHz的正弦波，交流激励信号的幅值为1_5V。
本发明的特点及效果 本发明针对基于导电复合材料的传感器敏感元件采用交流信号激励，相对于直流 激励，使此类传感器具有零漂小、重复性好、温度稳定性高的特点。
图1为Tekscan公司的传感器电路原理图。
图2为本发明传感器电路的实施电路原理图。
具体实施例方式本发明提出的用于导电复合材料敏感元件传感器电路结合实施例详细说明如 下
本发明提出的用于导电复合材料敏感元件的传感器电路，其特征在于，该传感器 电路包括依次相连的交流激励源、信号拾取电路和检波电路，其中，交流信号源，用于产生 交流的激励信号提供给信号拾取电路；信号拾取电路，用于完成电阻-电压转换，输出幅值 与敏感元件阻抗成比例、频率与交流信号源输出频率相同的信号然后提供给检波电路；检 波电路，用于完成交流信号到直流信号的转换，提取交流信号的单边包络，输出与敏感元件 阻抗成正比的直流信号(Rp用来调节输出电压)。 本发明实施例电路，如图2所示，部分各部分的组成别说明如下
1.交流信号源本实施例的交流信号源产生的交流激励信号的频率为 10kHz-lMHz，幅值为l-5V的正弦波，采用已有的函数信号发生器，如Tektronix公司的 AFG3201函数发生器，也可以采用专用波形发生器芯片，如MAX038。 2.信号拾取电路本实施例的信号拾取电路由运放(如AD744, LM158等，带宽大 于l腿z)、敏感元件Rs以及匹配电阻Rf和Ri组成，其中，匹配电阻Rf的第一端与交流信号 源的第一端相连，第二端与运放的第一输入端相连；匹配电阻Ri的第一端与交流信号源的 第二端相连，第二端与运放的第二输入端相连；敏感元件Rs跨接在匹配电阻Rf的第二端与 运放的输出端之间。 3.检波电路本实施例的检波电路由检波二极管Dl (如采用2AP9、CTL22S等)以 及电阻Rd、可变电阻RP、电容C1、C2组成的滤波网络构成，其中，检波二极管Dl的输入与信 号拾取电路的运放的输入端；检波二极管Dl的输出端与电阻Rd的输入端相连；电容Cl跨 接在电阻Rd的输入端与交流信号源的第二端之间；电容C2的跨接在电阻Rd的输出端与交 流信号源的第二端之间，可变电阻Rp的输入端与电阻Rd的输出端相连，可变电阻Rp的输 出端与交流信号源的第二端相连构成整个传感器电路的一个输出端，可变电阻RP的滑动 抽头端为整个传感器电路的另一个输出端。
本发明可达到优异的性能指标 本发明的传感器电路能将此类已有的传感器零漂降低两个数量级以上，基本消除 温漂，大大提高传感器的重复性。
权利要求一种用于导电复合材料敏感元件的传感器电路，其特征在于，该传感器电路包括依次相连的交流激励源、信号拾取电路和检波电路，其中，交流信号源，用于产生交流的激励信号提供给信号拾取电路；信号拾取电路，用于完成电阻-电压转换，输出幅值与敏感元件阻抗成比例、频率与交流信号源输出频率相同的信号然后提供给检波电路；检波电路，用于完成交流信号到直流信号的转换，提取交流信号的单边包络，输出与敏感元件阻抗成正比的直流信号。
2. 如权利要求1所述的传感器电路，其特征在于，所述交流信号激励源为10kHz-lMHz 的正弦波，交流激励信号的幅值为l-5V。
全文摘要本发明涉及一种用于导电复合材料敏感元件的传感器电路，属于传感器技术领域，该传感器电路包括依次相连的交流信号激励源、信号拾取电路和检波电路；其中，交流信号源，用于产生交流的激励信号提供给信号拾取电路；信号拾取电路，用于完成电阻-电压转换，输出幅值与敏感元件阻抗成比例、频率与交流信号源输出频率相同的信号然后提供给检波电路；检波电路，用于完成交流信号到直流信号的转换，提取交流信号的单边包络，输出与敏感元件阻抗成正比的直流信号。采用本发明可实现零漂小、重复性好、温度稳定性高，广泛适用于基于导电复合材料的各种传感器。
文档编号G01N27/04GK101701857SQ20091023729
公开日2010年5月5日 申请日期2009年11月6日 优先权日2009年11月6日
发明者丁天怀, 王守利, 王鹏 申请人:清华大学