一种检波器灵敏度温度补偿调节电路的制作方法

本实用新型属于检波器调节电路技术领域，具体涉及一种检波器灵敏度温度补偿调节电路。

背景技术：

在地震勘探系统中，检波器承担将地层震动波转换为电信号输出的任务，来自震源产生的地震波，向地层深处传播，并将带有地层信息的反射波传递到地面检波器进行接受并进行机电转换为电信号，所以检波器需要接受地层深处传来的地震波弱信号，这就要求检波器具备一定的灵敏度。

检波器内部主要包括机芯起振单元和信号处理电路。机芯起振单元完成振动信号转换成电信号，信号处理电路完成阻抗变换功能、放大功能及信号整理功能，并将信号输出至后续采集站。机芯的原理来自于压电转换理论(或其它机电转换理论)，由于机芯起振单元中等效电容C受温度影响较大，造成相同地层机芯起振单元输出幅度随温度变化而变化。进而使信号处理电路输出幅度也随温度变化而变化。这样就造成检波器灵敏度(增益)参数变动较大，造成检波器整体性能参数变动较大，导致一致性和稳定性较差。

技术实现要素：

为了解决现有技术下存在的问题，通过对现有技术的进一步改进，根据检波器中机芯起振单元的电压输出幅度随温度的变化趋势，首先选择满足检波器电压输出幅度增益的信号放大电路，然后信号放大电路接入温度补偿电路，对信号放大电路的增益调节，进而使检波器灵敏度变得较为稳定。

本实用新型通过以下技术方案实现上述发明目的。

一种检波器灵敏度温度补偿调节电路,包括信号放大电路，信号放大电路对检波器内机芯起振单元的电压输出幅度进行放大，信号放大电路连接有用于调节信号放大电路增益的温度补偿电路。

进一步的，温度补偿电路包括阻值随温度变化的热敏元件。

进一步的，热敏元件为热敏电阻R7，温度补偿电路还可包括与热敏电阻R7连接的电阻R6。

进一步的，信号放大电路包括单端输入信号放大电路或双端差分输入信号放大电路。

进一步的，单端输入信号放大电路主要包括运算放大器A1、电阻R1和电阻R2；所述的运算放大器A1的同相输入端接收机芯起振单元的电压输出，运算放大器A1的反相输入端和输出端连接电阻R1，运算放大器A1的反相输入端与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端接地。

进一步的，温度补偿电路与电阻R2串联或并联连接。

进一步的，温度补偿电路的一端连接在运算放大器A1的输出端，另一端连接在运算放大器A1的反相输入端。

进一步的，双端差分输入信号放大电路包括运算放大器A2、运算放大器A3、电阻R3、电阻R4和电阻R5；所述的运算放大器A2的同相输入端和运算放大器A3的同相输入端连接机芯起振单元的电压输出端，运算放大器A2的反相输入端和输出端之间连接电阻R3，运算放大器A3的反相输入端和输出端之间连接电阻R5，运算放大器A2的反相输入端通过电阻R4连接运算放大器A3的反相输入端。

进一步的，温度补偿电路连接在运算放大器A2的反相输入端和运算放大器A3的反相输入端之间。

进一步的，温度补偿电路连接在运算放大器A2的反相输入端和输出端之间，温度补偿电路同时连接在运算放大器A3的反相输入端和输出端之间。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：

本实用新型的通过在机芯起振单元上连接信号放大电路，对机芯起振单元输出的电压幅度形成增益，然后再在信号放大电路上连接用于调节信号放大电路增益的温度补偿电路。当机芯起振单元的电压输出幅度随温度变化而正向或反向变化，在信号放大电路对机芯起振单元的电压输出幅度合理增益后，然后再通过温度补偿电路，使输出检波器的电压输出幅度随温度反向或正向调节，抵消由于温度变化导致的机芯起振单元电压输出幅度正向或反向变化的影响。进而使检波器输出幅度不会随温度变化而产生较大幅度的变化，进而使检波器的灵敏度一致性和稳定性得以提高。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理框图；

图2为本实用新型单运放输入方式下的电路图一；

图3为本实用新型单运放输入方式下的电路图二；

图4为本实用新型单运放输入方式下的电路图三；

图5为本实用新型单运放输入方式下的电路图四；

图6为本实用新型双运放输入方式下的电路图一；

图7为本实用新型双运放输入方式下的电路图二；

图8为本实用新型双运放输入方式下的电路图三；

图9为本实用新型双运放输入方式下的电路图四；

图10为检波器增加检波器灵敏度温度补偿调节电路前后的灵敏度对比图。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型进行详细说明：

如图1所示，本实用新型包括信号放大电路1，信号放大电路1对检波器内机芯起振单元的电压输出幅度进行放大，信号放大电路1连接有用于调节信号放大电路1增益的温度补偿电路2。

需要说明的是，检波器内主要包含机芯起振单元和信号处理单元，机芯起振单元完成振动信号转换成电信号，信号处理电路完成阻抗变换功能、放大功能及信号整理功能，并将信号输出至后续采集站。机芯起振单元的电压输出端与信号放大电路1的输入端连接。

需要进一步说明的是，机芯起振单元的原理来自于压电转换理论(或其它机电转换理论)，其心脏部分为压电陶瓷晶片，而大部分的压电陶瓷晶片的机电转换效率随温度变化而反向改变，造成机芯起振单元电压输出幅度随温度变化而反向改变。因而为了保证检波器输出灵敏度的一致性和稳定性，就需要信号处理单元对输出幅度的增益和温度呈正相关关系，使检波器的输出幅度在最大限度内随温度变化实现稳定输出。但是当机芯单元的机电转化效率随温度变化而正向变化时，此时就应该选择信号处理单元对输出幅度的增益和温度呈反向相关关系。

为了实现上述的信号处理单元输出幅度的增益和温度之间的相关关系。信号处理单元包括实现对机芯起振单元输出幅度进行增益的信号放大电路1，以及用于调节信号放大电路1增益的温度补偿电路2。在本实用新型中信号放大电路1本身的增益与温度无相关关系；因而本实用新型中需要通过温度补偿电路2对信号放大电路1的增益进行调节；当机芯起振单元中的压电陶瓷的机电转化效率随温度变化而大幅反向变化，信号放大电路1应该连接可以使信号放大电路1的增益与温度正相关的温度补偿电路2；进而实现信号处理单元的增益与温度正相关；当机芯起振单元中的压电陶瓷的机电转化效率随温度变化而大幅正向变化，信号放大电路1应该连接可以使信号放大电路1的增益与温度负相关的温度补偿电路2；进而实现信号处理单元的增益与温度负相关；

进一步的，如图1所示，温度补偿电路2包括阻值随温度变化的热敏元件。

对上述需要说明的是，因为温度补偿电路2对信号放大电路1的增益随温度进行调节，而温度补偿电路2主要通过调节信号放大电路1的阻值进行调节。因而，在温度补偿电路2中则必须包含阻值可以随着温度的变化而变化的热敏元件。

进一步的，对上述技术方案进行进一步的说明，热敏元件选择热敏电阻R7，同时，温度补偿电路2还包括与热敏电阻R7连接的电阻R6，选取合适的R6可得到合适的补偿力度。

对上述需要说明的是，热敏元件可以选择任意随温度变化而变化的热敏元件，其中包含使用热敏电阻R7，虽然在温度补偿电路21中仅仅使用热敏电阻R7时，热敏电阻R7也可以对信号放大电路1的增益进行调节，但是当信号放大电路1输出幅度实现一定的灵敏度时，则对热敏电阻R7的阻值随温度变化的敏感度要求十分严格。因而我们需要在热敏电阻R7的基础上，增加电阻R6，合理调节温度补偿力度，实现热敏电阻对信号放大电路1增益的进一步优化。当热敏电阻的阻值随温度变化幅度较大或较小时，则可以选择增大和减小电阻R6与热敏电阻R7进行串联，以减缓或增强温度补偿电路阻值的变化幅度。

对上述热敏电阻需要说明的是，当机芯起振单元内的压电陶瓷晶片的机电转换效率随温度变化而反向改变，造成机芯起振单元电压输出幅度随温度变化而反向改变。此时选择的热敏电阻，应实现对机芯起振单元输出幅度增益随温度的正向改变；当机芯起振单元内的压电陶瓷晶片的机电转换效率随温度变化而正向改变，造成机芯起振单元电压输出幅度随温度变化而正向改变。此时选择的热敏电阻，应实现对机芯起振单元输出幅度增益随温度的反向改变；从而保证检波器输出灵敏度的一致性。

进一步的，信号放大电路1包括单端输入信号放大电路1或双端差分输入信号放大电路1。

对上述需要说明的是，在选择信号放大电路1时，选择单运放的单端输入信号放大器，或者双运放的双端差分输入信号放大器；对于单端输入信号放大器，可以采用单运放差分输入方式或者单运放的单端对地输入方式。

对于上述进一步的说明，单端输入信号放大电路1或双端差分输入信号放大电路1，均可以选择包括同相负反馈放大器或反相负反馈放大器的信号放大电路1；信号放大电路1上连接相同的放大器及其他组件时，采用同相负反馈放大器时，放大器输入阻抗较大，而采用反相负反馈放大器时，放大器输入阻抗较小，考虑到机芯单元的容性特征，输入阻抗太小会影响低频信息的接受，因此，为了追求整个电路的宽频特性，其优先选择采用同相负反馈放大器。

对于信号放大电路1和温度补偿电路2的选择，应该先测试出机芯起振单元中压电陶瓷(或其它机电转换器件)的输出幅度与温度的具体相关关系，根据检波器需要输出的幅度大小，首先选择合适的信号放大电路1，对机芯起振单元的电压输出幅度进行初步增益，然后去合理选择温度补偿电路2，进而进一步调节信号放大电路1的增益；使温度对机芯起振单元输出幅度的影响，与温度对信号放大电路1的影响达到中和；进而可以使检波器输出幅度可抵御温度变化。也即检波器输出灵敏度保持相对恒定。

实施例1

如图2所示，单端输入信号放大电路1包括运算放大器A1，以及包含电阻R1和电阻R2的负反馈电路，且信号放大电路1中采用同相负反馈放大器；运算放大器A1的同相输入端连接机芯起振单元的电压输出端，运算放大器A1的反相输入端和输出端连接电阻R1，运算放大器A1的反相输入端与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端接地。热敏电阻R7与电阻R6连接后，再与电阻R2串联连接。

对上述需要说明的是，当机芯起振单元中的压电陶瓷的机电转化效率随温度变化而大幅反向变化，热敏电阻R7选择热敏电阻NTC。当机芯起振单元中的压电陶瓷的机电转化效率随温度变化而大幅正向变化，热敏电阻R7选择热敏电阻PTC。

进而，电阻R6与热敏电阻R7进行串联，温度补偿电路2对信号放大电路1的增益B1＝1+R1/(R2+R6+R7)。

上述对于增益B1的计算公式，是单端输入放大器所固有的计算方式，在这里不再赘述。

实施例2

如图3所示，单端输入信号放大电路1包括运算放大器A1，以及包含电阻R1和电阻R2的负反馈电路，且信号放大电路1中采用同相负反馈放大器；运算放大器A1的同相输入端连接机芯起振单元的电压输出端，运算放大器A1的反相输入端和输出端连接电阻R1，运算放大器A1的反相输入端与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端接地。热敏电阻R7与电阻R6连接后，再与电阻R1串联连接。

对上述需要说明的是，当机芯起振单元中的压电陶瓷的机电转化效率随温度变化而大幅反向变化，热敏电阻R7选择热敏电阻R7选择热敏电阻PTC。当机芯起振单元中的压电陶瓷的机电转化效率随温度变化而大幅正向变化，热敏电阻R7选择热敏电阻R7选择热敏电阻NTC。

进而，电阻R6与热敏电阻R7串联，温度补偿电路2对信号放大电路1的增益B2＝1+(R1+R6+R7)/R2。

上述对于增益B2的计算公式，是单端输入放大器所固有的计算方式，在这里不再赘述。

实施例3

如图4所示，单端输入信号放大电路1包括运算放大器A1，以及包含电阻R1和电阻R2的负反馈电路，且信号放大电路1中采用同相负反馈放大器；运算放大器A1的同相输入端连接机芯起振单元的电压输出端，运算放大器A1的反相输入端和输出端连接电阻R1，运算放大器A1的反相输入端与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端接地。温度补偿电路2与电阻R2并联连接。

对上述需要说明的是，当机芯起振单元中的压电陶瓷的机电转化效率随温度变化而大幅反向变化，热敏电阻R7选择热敏电阻NTC。当机芯起振单元中的压电陶瓷的机电转化效率随温度变化而大幅正向变化，热敏电阻R7选择热敏电阻PTC。

对上述进一步说明的是，电阻R6与热敏电阻R7进行串联，温度补偿电路2对信号放大电路1的增益B3＝1+R1/[R2//(R6+R7)]，R2//(R6+R7)表示电阻R6与热敏电阻R7串联后，再与R2进行并联的等效电阻。

上述对于增益B3的计算公式，是单端输入放大器所固有的计算方式，在这里不再赘述。

实施例4

如图5所示，单端输入信号放大电路1包括运算放大器A1，以及包含电阻R1和电阻R2的负反馈电路，且信号放大电路1中采用同相负反馈放大器；运算放大器A1的同相输入端连接机芯起振单元的电压输出端，运算放大器A1的反相输入端和输出端连接电阻R1，运算放大器A1的反相输入端与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端接地。温度补偿电路2与电阻R1并联连接。

对上述需要说明的是，当机芯起振单元中的压电陶瓷的机电转化效率随温度变化而大幅反向变化，热敏电阻R7选择热敏电阻PTC。当机芯起振单元中的压电陶瓷的机电转化效率随温度变化而大幅正向变化，热敏电阻R7选择热敏电阻NTC。

对上述进一步说明的是，电阻R6与热敏电阻R7进行串联，温度补偿电路2对信号放大电路1的增益B4＝1+[R1//(R6+R7)]/R2。R1//(R6+R7)表示电阻R6与热敏电阻R7串联后，再与R1进行并联的等效电阻。

上述对于增益B4的计算公式，是单端输入放大器所固有的计算方式，在这里不再赘述。

实施例5

如图6所示，双端差分输入信号放大电路1包括运算放大器A2、运算放大器A3、以及包含电阻R3、电阻R4和电阻R5的负反馈电路，且信号放大电路1中采用同相负反馈放大器；运算放大器A2的同相输入端和运算放大器A3的同相输入端连接机芯起振单元的电压输出端，运算放大器A2的反相输入端和输出端之间连接电阻R3，运算放大器A3的反相输入端和输出端之间连接电阻R5，运算放大器A2的反相输入端通过电阻R4连接运算放大器A3的反相输入端。温度补偿电路2连接在放大器A2的反相输入端和运算放大器A3的反相输入端之间，实现温度补偿电路2与电阻R4的串联。

对上述需要说明的是，当机芯起振单元中的压电陶瓷的机电转化效率随温度变化而大幅反向变化，热敏电阻R7选择热敏电阻NTC；当机芯起振单元中的压电陶瓷的机电转化效率随温度变化而大幅正向变化，热敏电阻R7选择热敏电阻PTC。

对上述进一步说明的是，取R3＝R5，电阻R6与热敏电阻R7进行串联；此时，温度补偿电路2对信号放大电路1的增益B5＝1+R3/(R4+R6+R7)+R5/(R4+R6+R7)＝1+2R3/(R4+R6+R7)。

上述对于增益B5的计算公式，是双端输入放大器所固有的计算方式，在这里不再赘述。

实施例6

如图4所示，双端差分输入信号放大电路1包括运算放大器A2、运算放大器A3、以及包含电阻R3、电阻R4和电阻R5的负反馈电路，且信号放大电路1中采用同相负反馈放大器；运算放大器A2的同相输入端和运算放大器A3的同相输入端连接机芯起振单元的电压输出端，运算放大器A2的反相输入端和输出端之间连接电阻R3，运算放大器A3的反相输入端和输出端之间连接电阻R5，运算放大器A2的反相输入端通过电阻R4连接运算放大器A3的反相输入端。温度补偿电路2为相同的两套，一套连接在放大器A2的反相输入端和输入端之间，实现温度补偿电路2与电阻R3的串联。另一套连接在放大器A3的反相输入端和输入端之间，实现温度补偿电路2与电阻R5的串联。

对上述需要说明的是，当机芯起振单元中的压电陶瓷的机电转化效率随温度变化而大幅反向变化，热敏电阻R7选择热敏电阻PTC；当机芯起振单元中的压电陶瓷的机电转化效率随温度变化而大幅正向变化，热敏电阻R7选择热敏电阻NTC。

对上述进一步说明的是，取R3＝R5，当选择电阻R6与热敏电阻R7进行串联，此时，温度补偿电路2对信号放大电路1的增益B6＝1+(R3+R6+R7)/R4+(R5+R6+R7)/R4＝1+2(R3+R6+R7)/R4。

上述对于增益B6的计算公式，是双端差分输入放大器所固有的计算方式，在这里不再赘述。

实施例7

如图8所示，双端输入信号放大电路1包括运算放大器A2、运算放大器A3、以及包含电阻R3、电阻R4和电阻R5的负反馈电路，且信号放大电路1中采用同相负反馈放大器；运算放大器A2的同相输入端和运算放大器A3的同相输入端连接机芯起振单元的电压输出端，运算放大器A2的反相输入端和输出端之间连接电阻R3，运算放大器A3的反相输入端和输出端之间连接电阻R5，运算放大器A2的反相输入端通过电阻R4连接运算放大器A3的反相输入端。温度补偿电路2连接在放大器A2的反相输入端和运算放大器A3的反相输入端之间，实现温度补偿电路2与电阻R4的并联。

对上述需要说明的是，当机芯起振单元中的压电陶瓷的机电转化效率随温度变化而大幅反向变化，热敏电阻R7选择热敏电阻NTC；当机芯起振单元中的压电陶瓷的机电转化效率随温度变化而大幅正向变化，热敏电阻R7选择热敏电阻PTC。

对上述进一步说明的是，取R3＝R5，电阻R6与热敏电阻R7进行串联；此时，温度补偿电路2对信号放大电路1的增益B7＝1+R3/[R4//(R6+R7)]+R5/[R4//(R6+R7)]＝1+2R3/[R4//(R6+R7)]；R4//(R6+R7)表示电阻R6与热敏电阻R7串联后，再与R4进行串联的等效电阻。

上述对于增益B7的计算公式，是双端输入放大器所固有的计算方式，在这里不再赘述。

实施例8

如图9所示，双端输入信号放大电路1包括运算放大器A2、运算放大器A3、以及包含电阻R3、电阻R4和电阻R5的负反馈电路，且信号放大电路1中采用同相负反馈放大器；运算放大器A2的同相输入端和运算放大器A3的同相输入端连接机芯起振单元的电压输出端，运算放大器A2的反相输入端和输出端之间连接电阻R3，运算放大器A3的反相输入端和输出端之间连接电阻R5，运算放大器A2的反相输入端通过电阻R4连接运算放大器A3的反相输入端。温度补偿电路2为相同的两套，一套连接在放大器A2的反相输入端和输入端之间，实现温度补偿电路2与电阻R3的并联。另一套连接在放大器A3的反相输入端和输入端之间，实现温度补偿电路2与电阻R5的并联。

对上述需要说明的是，当机芯起振单元中的压电陶瓷的机电转化效率随温度变化而大幅反向变化，热敏电阻R7选择热敏电阻PTC；当机芯起振单元中的压电陶瓷的机电转化效率随温度变化而大幅正向变化，热敏电阻R7选择热敏电阻NTC。

对上述进一步说明的是，取R3＝R5，电阻R6与热敏电阻R7进行串联；此时，温度补偿电路2对信号放大电路1的增益B8＝1+[R3//(R6+R7)]/R4+[R5//(R6+R7)]/R4＝1+2[R3//(R6+R7)]/R4；R3//(R6+R7)表示电阻R6与热敏电阻R7串联后，再与R3进行串联的等效电阻。

上述对于增益B8的计算公式，是双端输入放大器所固有的计算方式，在这里不再赘述。

如图10所示，当造成机芯起振单元电压输出幅度随温度变化而反向改变。圆点的折线图代表机芯起振单元添加了固定增益后，检波器输出幅度随温度的变化；方框的折线图代表机芯起振单元添加了固定增益后，再对固定增益进行进一步调节后，检波器输出幅度随温度的变化。前者与后者进行比较，可以看出后者的检波器的输出幅度随温度的变化，变化幅度较小，使检波器的电压输出幅度得到稳定输出。

上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。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。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。