带通滤波双线圈四线制钢弦自激激发电路的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种带通滤波双线圈四线制钢弦自激激发电路，它包括感应线圈、激发线圈、高增益差动运放电路、电流大小可调的三极管恒流功放电路；在高增益差动运放电路与三极管恒流功放电路之间还连接有有源带通滤波电路和同相运放电路。本发明通过有源带通滤波电路插在前置差动运放和后级运放之间，使得高、低频干扰电压均被带阻、难以进入后级放大电路，只有钢弦频率信号得到8倍放大、进入后级，产生恒流正反馈给激发线圈，使钢弦快速起振，形成稳定的钢弦振动，可保证更多振弦传感器能可靠工作，提高了传感器的合格率，并大大减少动态衡更换传感器的麻烦；而且调试简单可行，解决了长期以来困扰人们的难题。
【专利说明】带通滤波双线圈四线制钢弦自激激发电路
【技术领域】
[0001]本发明涉及振弦传感器领域，具体涉及一种双线圈钢弦激发电路。
【背景技术】
[0002]双线圈钢弦激发电路(激发器)是与双线圈自激型振弦传感器配套使用的一个部件，对保证能测到传感器振弦频率起着关键作用。
[0003]与本申请有关的技术是发明人2010年I月8日提出的发明专利申请号2010100280536“双线圈四线制恒流型钢弦自激激发电路”。该电路包括:感应线圈LI和激发线圈L2，感应线圈LI的两端通过一对双绞线连接到差动高增益运放电路IC的输入端，输入端连接电阻衰减网络，差动高增益运放电路IC的输出端连接电流大小可调的恒流功放电路的输入端，功放电路的输出端连接到激发线圈L2，钢弦振动的频率信号经二极管Ul整形后输出峰值恒定的电流脉冲。该电路的优点是:(1)四线制消除了三线制两线圈共地线引入的电磁干扰振荡；(2)恒流输出消除了长电缆对激发能力的影响；(3)小恒流输出实现了 “弱激发”,使钢弦只产生基频振动(无倍频成分)频率稳定,频率波动< 0.1Hz ;双绞线电缆长度可达1km，与Im电缆获得频率相差< 0.1Hz ;多个激发电路，只要使输出的小恒流电流相同，激发频率相差< 0.1Hz，互换性良好。
[0004]但在实际应用中，发现还存在一个带有根本性的问题，即对于少数磁头板质量不大合格或磁头板安装不大合格的传感器，有些激发电路激发不了。特别是用于动态汽车衡的八路激发电路板，当 任何一路都不能激发某只传感器时，不得不吊起承载器(称重台)更换该只传感器，为维修工作带来很大麻烦。通过检测钢弦不能起振的原因，发现是由于出现了钢弦倍频振动，或是出现了低于钢弦频率范围的电磁干扰振荡(以下简称低频干扰振荡)。目前振弦传感器的初频(空载时的频率)定为2200Hz~2800Hz，故出现钢弦倍频频率^ 4400Hz，检测到低频干扰振荡频率为900Hz~1600Hz。正是出现这些干扰振荡使激发变得不可靠。有人试图采用加大滤波电容来削弱高频、加大级间耦合电容使钢弦基频信号能顺利通过、加大钢弦基频振动幅度感应信号强战胜倍频振动的措施，但是，这些措施又容易引起少数其他传感器出现低频干扰振荡的现象，使得这些少数传感器又不能使用；为使这部份传感器也能使用，则又需减小滤波电容和耦合电容，两者矛盾，很难同时兼顾。所以很多人一直想解决该问题但未能成功。
【发明内容】
[0005]本发明的目的为是解决现有双线圈四线制恒流型钢弦自激激发电路的不足，对其进行改进，提供一种带通滤波双线圈四线制钢弦自激弱激发电路，提高双线圈自激型振弦传感器的可靠性。
[0006]本发明的技术方案是:一种含有带通滤波的双线圈四线制钢弦自激激发电路，它包括:感应线圈、激发线圈、高增益差动运放电路和电流大小可调的三极管恒流功放电路；感应线圈的两端通过一对双绞线连接到高增益差动运放电路的输入端，输入端连接有电阻衰减网络；三极管恒流功放电路的三极管输出端连接到激发线圈，钢弦振动的频率信号经二极管整形后输出；其特征在于，它还包括:在高增益差动运放电路与三极管恒流功放电路之间还连接有有源带通滤波电路和同相运放电路；高增益差动运放电路的输出端通过第一隔直电容连接有源带通滤波电路的输入端，有源带通滤波电路的输出端通过第二隔直电容与同相运放电路的输入端连接，并在同相运放电路的输入端和公共端之间接有第五电阻，同相运放电路的输出端再与三极管恒流功放电路的输入端连接。
[0007]上述的有源带通滤波电路的中心频率为3000Hz，带宽1880Hz，即通带为2060Hz~3940Hz,中心频率电压增益为8。
[0008]为了更好地适应百米以下短电缆的准确的测量，上述的三极管恒流功放电路亦可设计为阻容耦合式功放电路，阻容耦合式功放电路是，恒流功放电路三极管的输出端经第四电容再连接到激发线圈上，并且三极管输出端经第七电阻与电源连接，通过第七电阻对第四电容充电。
[0009]工作原理是:有源带通滤波电路插在前置差动运放和后级运放之间，使得高、低频干扰电压均被带阻、难以进入后级放大电路，只有钢弦频率信号得到8倍放大、进入后级，产生恒流正反馈给激发线圈，使钢弦快速起振，形成稳定的钢弦振动，可保证更多振弦传感器能可靠工作，提高了传感器的合格率，并大大减少动态衡更换传感器的麻烦；而且调试简单可行。解决了长期以来困扰人们的难题。
[0010]另外，根据发明人提出的“弱激发原理”:当逐渐调大功放电路可调电阻W使BG输出恒流电流逐渐减小到某一范围时，自激激发成为弱激发，即钢弦只产生基频振动(无倍频成份)，这时频率/ = 士/(2 ?斤丨将由钢弦应力s弦长L和弦密度r决定，与激发电路电参数无关、与电缆长度无关，并且非常稳定:当传感器频率波动< 0.1Hz，即可确认为弱激发。选择刚进入弱激发的电流或比弱激发电流略大的电流，即可解决长电缆影响频率及激发电路互唤等问题，可将振弦传感器应用于电缆长短不一、要求可靠性高、测量精确的领域。
[0011]当恒流功放电路亦可设计为阻容耦合功放电路时，三极管基极的钢弦振动信号电压为O伏时，三极管截止，电源`通过第七电阻对第四电容充电，下半周三极管基极的钢弦振动信号电压突变为近5V的瞬时，三极管导通，第四电容通过三极管内部向激发线圈放电；由于总电阻很小，脉冲电流峰值甚大于恒流峰值，但持续时间很短，故有更好的激发效果。增大第七电阻可减小脉冲电流峰值，对于Im左右长的电缆调到弱激发时，也能做到频率波动<0.1Hz ;所以对于百米以内电缆，频率降低很少可忽略。当有需要时，可减小第七电阻可显著提高激发能力，此时频率波动> 0.1Hz，使振弦传感器更可靠地工作。所以阻容耦合功放电路很适合百米以内电缆。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本发明实施例一的电路结构图；
[0013]图2是本发明实施例二的电路结构图。
[0014]图中:R1_第一电阻，R2-第二电阻，R3-第三电阻，R4-第四电阻，R5-第五电阻，R6-第六电阻，R7-第七电阻，R8-第八电阻，W-可调电阻，L1-感应线圈，L2-激发线圈，ICl-高增益差动运放电路，IC2-同相运放电路，BG-三极管，Ul-二极管，Cl-第一隔直电容，C2-第二隔直电容，C4-第四电容。【具体实施方式】
[0015]下面结合附图对本发明作进一步描述:
[0016]如图1所示，一种含有带通滤波的双线圈四线制钢弦自激激发电路，它的传感器的感应线圈LI通过一对双绞线接高增益差动运放电路ICl的输入端，第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3组成电阻衰减网络，第二电阻R2两端接高增益差动运放电路ICl的输入端，其作用是衰减差模干扰；第一电阻Rl和第三R3的一端均接公共端，另一端分别接高增益差动运放电路ICl的两个输入端,用于衰减共模干扰；高增益差动运放电路ICl的输出端接第一隔直电容Cl的一端，第一隔直电容Cl的另一端接有源带通滤波电路的输入端，有源带通滤波电路的输出端接第二隔直电容C2的一端，第二隔直电容C2的另一端接同相运放电路IC2的输入端，该输入端和公共端之间接有第五电阻R5，同相运放电路IC2的输出端接第六电阻R6的一端，第六电阻R6的另一端接三极管BG的基极，三极管BG的发射极接有可调电阻W，可调电阻W的另一端接公共端。在同相运放电路IC2输出电压为矩形波的情况下，第六电阻R6、三极管BG和可调电阻W三者构成限流式三极管恒流功放电路；三极管恒流功放电路的输出电流经另一对双绞线接激发线圈L2，电流的大小可由可调电阻W调节，第四电阻R4的一端接高增益差动运放电路ICl的同相输入端、另一端接第八电阻R8，通过第八电阻R8接电源Vcc，其作用是给高增益差动运放电路ICl 一个适当的正偏置，使它对微小的钢弦振动感应信号也能放大；最后钢弦振动的频率信号经二极管Ul整形后输出。
[0017]上述的有源带通滤波电路的中心频率为3000Hz，带宽1880Hz，即通带为2060Hz?3940Hz,中心频率电压增益为8。
[0018]如图2所示，一种含有带通滤波的双线圈四线制阻容耦合型钢弦自激激发电路，它与如图1所示的电路基本相同；不同的是，它的功放电路为阻容耦合型，即三极管恒流功放电路的三极管BG输出端经第四电容C4再连接到激发线圈L2上，并且三极管BG输出端经第七电阻R7与电源连接，通过第七电阻R7对第四电容C4充电。
【权利要求】
1.一种带通滤波双线圈四线制钢弦自激激发电路，它包括感应线圈、激发线圈、高增益差动运放电路和电流大小可调的三极管恒流功放电路；感应线圈的两端通过一对双绞线连接到高增益差动运放电路的输入端，输入端连接有电阻衰减网络；三极管恒流功放电路的三极管输出端连接到激发线圈，钢弦振动的频率信号经二极管整形后输出；其特征在于，它还包括:在高增益差动运放电路与三极管恒流功放电路之间还连接有有源带通滤波电路和同相运放电路；高增益差动运放电路的输出端通过第一隔直电容连接有源带通滤波电路的输入端，有源带通滤波电路的输出端通过第二隔直电容与同相运放电路的输入端连接，并在同相运放电路的输入端和公共端之间接有第五电阻，同相运放电路的输出端再与三极管恒流功放电路的输入端连接； 上述的有源带通滤波电路的中心频率为3000Hz，带宽1880Hz，即通带为2060Hz?3940Hz,中心频率电压增益为8。
2.如权利要求1所述的带通滤波双线圈四线制钢弦自激激发电路，其特征在于，所述的三极管恒流功放电路为阻容耦合型，即三极管恒流功放电路的三极管输出端经第四电容再连接到激发线圈上，并且三极管输出端经第七电阻与电源连接，通过第七电阻对第四电容充电。
【文档编号】G01D3/032GK103868532SQ201410075828
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2014年3月4日 优先权日:2014年3月4日
【发明者】邓铁六 申请人:邓铁六