一种用于谐振型声表面波瓦斯传感器的振荡电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于谐振型声表面波瓦斯传感器的振荡电路，包括SAW器件、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电感L1、电感L2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4和NPN晶体管Q1，所述SAW器件的一端分四路，第一路与电容C1的一端相接，第二路与NPN晶体管Q1的基极相接，第三路经电感L1与电阻R1的一端相接，第四路经电感L2与电阻R2的一端相接；所述NPN晶体管Q1的集电极分两路，第一路为振荡电路的输出端，第二路与电阻R4的一端相接。本实用新型专利技术结构简单，SAW器件检测到瓦斯气体后转换为具有一定频率信息的电信号，便于检测或后续处理。

An Oscillating Circuit for Resonant Surface Acoustic Wave Gas Sensor

【技术实现步骤摘要】
一种用于谐振型声表面波瓦斯传感器的振荡电路
本技术属于振荡电路
，具体涉及一种用于谐振型声表面波瓦斯传感器的振荡电路。
技术介绍
声表面波传感器是将声表面波传播过程受到待测量的影响通过压电效应和逆压电效应转换成含有待测量信息的信号输出。具有测量精度高，有效检测范围线性好，对恶劣环境的抗干扰能力很强，适于远距离传输。声表面波传感器主要有声表面波压力传感器、声表面波气体传感器和声表面波温度传感器等。声表面波传感器正是具有人们所渴求的传感器所应具有的优点，一经问世，便得到世界的广泛关注。由于世界上各个国家的人力、物力及财力的大量投入，声表面波传感器的发展已取得巨大的进步，如用于温度、扭矩、加速度、压力等测量的声表面波传感器得到不断的发展及优化，仅就声表面波气体传感器而言，根据敏感薄膜的不同，已可用来检测H2、NO2、CO、CH2O、NH3、H2S、CH4、SO2、CO2以及化学战剂等。用于瓦斯检测是声表面波传感器应用研究的一个新方向。在声表面波瓦斯传感器中，声表面波器件所输出信号不利于直接检测，这就需要将声表面波器件的检测量转换为特定的电、声、光等信号，从而被检测及分析。所以围绕声表面波器件搭建的匹配振荡电路是声表面波瓦斯传感器正常工作的必要环节。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种用于谐振型声表面波瓦斯传感器的振荡电路，其结构简单、设计合理且成本低，使SAW器件在检测到瓦斯气体后产生的信号转换成电信号，输出的电信号稳定且具有一定频率，从而便于检测或者后续处理，实用性强。为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是：一种用于谐振型声表面波瓦斯传感器的振荡电路，其特征在于：包括SAW器件、电感L1、电感L2和NPN晶体管Q1，所述SAW器件的一端分四路，第一路与电容C1的一端相接，第二路与NPN晶体管Q1的基极相接，第三路经电感L1与电阻R1的一端相接，第四路经电感L2与电阻R2的一端相接；所述NPN晶体管Q1的集电极分两路，第一路为振荡电路的输出端，第二路与电阻R4的一端相接；所述电阻R4的另一端分三路，第一路与电阻R1的另一端相接，第二路经并联的电容C3和电容C4接地，第三路与5V直流电源输出端相接；所述NPN晶体管Q1的发射极分三路，第一路经电阻R3接地，第二路与电容C2的一端相接，第三路与电容C1的另一端相接；所述SAW器件的另一端、所述电容C2的另一端和所述电阻R2的另一端均接地。本技术与现有技术相比具有以下优点：1、电路结构简单、设计合理，元器件较少，成本低且体积小。2、SAW器件检测瓦斯气体后产生的信号经过后续电路产生具有一定频率信息的电信号，该频率值是后续信号处理的关键，从而能监测瓦斯气体，为煤矿开采提供安全保障。3、采用SAW器件检测瓦斯气体，是因为声表面波器件与传统晶振相比，具有体积小、灵敏度高、工作稳定、生产成本低、易于集成化及无线化等优点。4、振荡电路中存在高次谐波时电容C1和电容C2均为低阻抗，使得NPN晶体管Q1的集电极电流与基极电流能分别通过电容C1和电容C2回到NPN晶体管Q1的发射极，能削弱高次谐波的反馈，从而减少高次谐波的输出，使振荡电路输出波形失真小，更加接近于正弦波。5、振荡电路中的电容C1、电容C2和SAW元器件的等效电容等并联在电路中，所以适当的增大电容C1、电容C2和SAW元器件的等效电容可削弱电路中的不稳定因素对振荡频率造成的影响，起到提高频率稳定度的作用。6、振荡电路可以仅使用SAW器件、电容C1和电容C2所具有的输入与输出之间的等效电容作为选频电容，因此振荡电路可以工作在相对较高的频率。综上所述，本技术结构简单、设计合理且成本低，使SAW器件在检测到瓦斯气体后产生的信号转换成电信号，且输出的电信号稳定且具有一定频率，从而便于检测或者后续处理，实用性强。下面经附图和实施例，对本技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明图1为本技术的电路原理图。附图标记说明:1—SAW器件。具体实施方式如图1所示，本技术包括SAW器件1、电感L1、电感L2和NPN晶体管Q1，所述SAW器件1的一端分四路，第一路与电容C1的一端相接，第二路与NPN晶体管Q1的基极相接，第三路经电感L1与电阻R1的一端相接，第四路经电感L2与电阻R2的一端相接；所述NPN晶体管Q1的集电极分两路，第一路为振荡电路的输出端，第二路与电阻R4的一端相接；所述电阻R4的另一端分三路，第一路与电阻R1的另一端相接，第二路经并联的电容C3和电容C4接地，第三路与5V直流电源输出端相接；所述NPN晶体管Q1的发射极分三路，第一路经电阻R3接地，第二路与电容C2的一端相接，第三路与电容C1的另一端相接；所述SAW器件1的另一端、所述电容C2的另一端和所述电阻R2的另一端均接地。本实施例中，所述SAW器件1为Murata公司的型号为RO3164A的声表面波谐振器，所述SAW器件1的中心频率为868.35MHz。本实施例中，所述NPN晶体管Q1为型号为2SC4226的NPN晶体管。本实施例中，所述电阻R1为电阻值为2.04KΩ的电阻，所述电阻R2为电阻值为2.94KΩ的电阻，所述电阻R3为电阻值为50Ω的电阻，所述电阻R4为电阻值为50Ω的电阻。本实施例中，所述电容C1和所述电容C2的电容值满足如下条件：-9pF<C2-C1<2.5pF,8.5pF<C2+C1<12pF。本实施例中，进一步优选，所述电容C1为电容值为3.6pF的非极性电容，所述电容C2为电容值为5pF的非极性电容。本实施例中，所述电容C3为电容值为0.1μF的非极性电容，所述电容C4为电容值为10μF的非极性电容。本实施例中，所述电感L1和电感L2均为电感值为120nH的非极性电感。实施例中，设置电阻R1和电阻R2作为基极偏置电阻，以电阻R1和电阻R2限流分压对NPN晶体管Q1的基极提供基极电流，是为了限流供合适电流给NPN晶体管Q1的集电极，从而保证NPN晶体管Q1能正常放大工作。本实施例中，设置电阻R3为直流负反馈电阻，是为了提高NPN晶体管Q1工作的稳定性，使振荡电路输出振幅稳定。本实施例中，电阻R4为集电极限流电阻，限流供合适电流给NPN晶体管Q1的集电极。本实施例中，设置电容C1和电容C2是为了与SAW器件1共同构成并联的谐振回路，即选频网络，直接关系选频网络的振荡频率和振荡电路起振时的增益条件。本实施例中，在选频网络中SAW器件1工作特征呈感性元件，所起的作用是选频。且SAW器件1与电容C1和电容C2作为反馈元件，对NPN晶体管Q1放大的频率信号反馈到NPN晶体管Q1的基极继续放大，即形成正反馈。本实施例中，电容C3和电容C4为5V直流电源与NPN晶体管Q1的耦合电容，是为了对5V直流电源进行去耦滤波稳压。本实施例中，电感L1和电感L2为直流馈电元件，具有通直阻交作用；此直流通路既不影响滤波匹配网络的工作，也不影响直流通路的正常偏置电压的供电；避免高频信号及其谐波流入直流电源，并防止公共电源的寄生耦合。本实施例中，实际使用过程中，当SAW器件1检测到不同浓度的瓦斯气体时，SAW器件1自身结构的改变，从而改变电容C1、电容C本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于谐振型声表面波瓦斯传感器的振荡电路，其特征在于：包括SAW器件(1)、电感L1、电感L2和NPN晶体管Q1，所述SAW器件(1)的一端分四路，第一路与电容C1的一端相接，第二路与NPN晶体管Q1的基极相接，第三路经电感L1与电阻R1的一端相接，第四路经电感L2与电阻R2的一端相接；所述NPN晶体管Q1的集电极分两路，第一路为振荡电路的输出端，第二路与电阻R4的一端相接；所述电阻R4的另一端分三路，第一路与电阻R1的另一端相接，第二路经并联的电容C3和电容C4接地，第三路与5V直流电源输出端相接；所述NPN晶体管Q1的发射极分三路，第一路经电阻R3接地，第二路与电容C2的一端相接，第三路与电容C1的另一端相接；所述SAW器件(1)的另一端、所述电容C2的另一端和所述电阻R2的另一端均接地。

【技术特征摘要】
1.一种用于谐振型声表面波瓦斯传感器的振荡电路，其特征在于：包括SAW器件(1)、电感L1、电感L2和NPN晶体管Q1，所述SAW器件(1)的一端分四路，第一路与电容C1的一端相接，第二路与NPN晶体管Q1的基极相接，第三路经电感L1与电阻R1的一端相接，第四路经电感L2与电阻R2的一端相接；所述NPN晶体管Q1的集电极分两路，第一路为振荡电路的输出端...

【专利技术属性】
技术研发人员：张涛，姜峰，姚顺奇，韩立安，李敏，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：新型
国别省市：陕西,61