点式电容低温液位变换器制造技术

本发明专利技术提供了一种点式电容低温液位变换器，包括硬件检测电路，其中，所述硬件检测电路主要包括：文氏振荡电路、变压器电桥取样电路、交流两级放大电路、交流信号移相电路、解调电路、低通滤波及直流放大电路、绝对值电路、电平比较电路以及驱动电路；主要用来配合电容式低温液位传感器对低温绝缘介质的重要液位点进行测量。本发明专利技术克服了传统电容式低温液位变换器检测精度低，测量结果容易受到干扰等问题，具有动态响应快、检测精度高等优点，并最终得到表征重要液位点的高低电平信号。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及工业测量领域，具体地，涉及一种点式电容低温液位变换器。
技术介绍
火箭飞行过程中，贮箱内的推进剂不断消耗，当推进剂消耗到箱内关机液位时，由关机液位传感器向控制系统发出相应的关机信号，经过一定时间的延迟后，实现火箭发动机的正式关机，因此推进剂关机液位点的准确测量非常重要。目前火箭系统中常用的推进剂为液氧、液氢和煤油，它们都属于绝缘介质，其中：液氢、液氧是低温介质，煤油是常温介质，由于它们的介电常数都比较小(0.1Mpa压力，煤油2.2、液氧1.485、液氢1.22)，并且液氢、液氧的工作温度低于-150℃，因此现有的电容式低温液位变换器普遍检测精度不高，而且实际测量时容易受到线路上电缆和外界环境的干扰。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种点式电容低温液位变换器。根据本专利技术提供的点式电容低温液位变换器，包括硬件检测电路，其中，所述硬件检测电路主要包括：文氏振荡电路、变压器电桥取样电路、交流两级放大电路、交流信号移相电路、解调电路、低通滤波及直流放大电路、绝对值电路、电平比较电路以及驱动电路；所述文氏振荡电路，用于产生低频正弦信号，激励变压器；所述变压器电桥取样电路，用于将传感器电容值与参考电容值进行比较，并输出一个幅度与传感器电容值成正比的交流信号；所述交流两级放大电路，用于将取样后的交流小信号进行两级放大；所述交流信号移相电路，用于将经两级交流放大的交流信号中的正弦信号进行90°的相位移动；所述解调电路，用于将移相后的正弦信号与放大后的交流取样信号进行同频解调；所述低通滤波及放大电路，用于提取解调出的直流分量，并输出至绝对值电路；所述绝对值电路，用于将直流信号转换成正电压信号后输出至电平比较电路；所述电平比较电路，用于将正电压信号与+2.5V电压进行比较，输出高低电平信号；所述驱动电路，用于将输出的高低电平信号转换成具有驱动能力的高低电平信号。优选地，所述文氏振荡电路包括：运算放大器、场效应管、功率运算放大器、精密电容、电阻、二极管；所述文氏振荡电路构成RC振荡器，用于产生低频正弦信号；其中，场效应管等效为一个压控电阻，利用场效应管和运算放大器实现文氏振荡电路输出信号自动稳幅，并且信号的幅度稳定性能够达到1％，同时采用精密电容、电阻，使得输出信号的频率稳定度到达5‰。优选地，所述变压器电桥取样电路包括：变压器、电容式低温液位传感器输入电容、参考电容、取样电阻，文氏振荡电路产生的正弦信号驱动变压器的电桥，并将电容式低温液位传感器输入电容和参考电容进行求差运算，其中，取样后的信号幅度与传感器输入电容值成线性关系。优选地，所述两级交流信号放大电路包括：双通道运算放大器、精密电容、精密电阻，其中，运算放大器模块为两个同相输入放大器，两个同相输入放大器为级联关系，放大倍数是两个同相放大器的放大倍数之积。优选地，所述交流信号移相电路包括：运算放大器、精密电容、电阻，所述交流信号移相电路将正弦信号进行90°的相位移动，移相后的信号作为解调电路的载波信号。优选地，所述解调电路包括：解调芯片AD630SD、滤波电容、可变电阻器，解调电路用于将两个输入的交流信号做乘法运算进行相敏检波，两个输入交流信号具有相同的频率和相位，两个输入交流信号分别为经过两级交流放大的取样信号和90°移相后的正弦信号。优选地，所述低通滤波及放大电路采用三阶巴特沃斯有源滤波电路，包括：运算放大器芯片AD712SQ、电容C17、电容C18、电容C19、电容C20、电容C21、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24，运算放大器芯片AD712SQ的引脚3分别连接至电阻R22的一端、电容C19的一端，电阻R22的另一端分别连接至电阻R21的一端、电容C18的一端，电阻R21的另一端构成低通滤波及放大电路的输入端，电容C19的另一端接地，电容C18的另一端分别连接至运算放大器芯片AD712SQ的引脚1、引脚2以及电阻R23的一端；运算放大器芯片AD712SQ的引脚5接地，运算放大器芯片AD712SQ的引脚4连接至电源的负极并通过电容C20接地，运算放大器芯片AD712SQ的引脚8连接至电源的正极并通过电容C17接地；电阻R23的另一端分别连接至芯片AD712SQ的引脚6、电容C21的一端、电阻R24的一端，电阻R24的另一端、电容C21的另一端均连接至运算放大器芯片AD712SQ的引脚7并构成所述低通滤波及放大电路的输出端；所述低通滤波及放大电路用于对解调后的交流信号做低通滤波，取出交流信号中的直流成分，同时对直流信号进行放大，使得直流信号的幅度调整到设定的范围。优选地，所述绝对值电路包括：第一运算放大器芯片OP07CP、第二运算放大器芯片OP07CP、二极管D3、二极管D4、电容C22、电容C23、电容C24、电容C25、电阻R25、电阻R26、电阻R27、电阻R28、电阻R29，第一运算放大器芯片OP07CP的引脚2分别连接至电阻R25的一端、电阻R27的一端、二极管D3的负极并构成绝对值电路的输入端；第一运算放大器芯片OP07CP的引脚3接地，第一运算放大器芯片OP07CP的引脚4连接至电源的负极并通过电阻C23接地，第一运算放大器芯片OP07CP的引脚7连接至电源的正极并通电容C22接地，第一运算放大器芯片OP07CP的引脚6、二极管D3的正极均连接至二极管D4的负极，二极管D4的正极分别连接至电阻R27的另一端、电阻R28的一端，电阻R28的另一端分别连接至电阻R26的另一端、电阻R29的一端、第二运算放大器芯片OP07CP的引脚2；第二运算放大器芯片OP07CP的引脚3接地，第二运算放大器芯片OP07CP的引脚4连接至电源的负极并通过电容C25接地，第二运算放大器芯片OP07CP的引脚7连接至电源的正极并通过电容C24接地，电阻R29的另一端连接至第二运算放大器芯片OP07CP的引脚6并构成所述绝对值电路的输出端，所述绝对值电路将滤波后的直流信号处理成正电压信号，然后输出到后级比较电路与基准电压+2.5V进行比较。优选地，所述电平比较电路包括：基准电压芯片AD580、比较器芯片LM193、偏置电阻，所述基准电压芯片的AD580输入端连接至电源端，所述基准电压芯片AD580的GND端接地，所述基准电压芯片AD580的输出端连接至比较器芯片LM193的反相输入端，比较器芯片LM193的同相输入端连接至绝对值电路的第二输出端，比较器芯片LM193的引脚8连接至电源端，比较器芯片LM193的引脚4接地，比较器芯片LM193的输出端通过偏置电阻连接至电源端并构成电平比较电路的输出端口与驱动电路的输入端相连，电平比较电路将绝对值电路的输出与基准电压+2.5V进行比较，然后输出高低电平。优选地，所述驱动电路包括：三极管、第一电阻、第二电阻、电容，第一电阻的一端构成驱动电路的输入端，第一电阻的另一端连接至三极管的基极，三极管的发射极接地，三极管的集电极通过第二电阻连接至电源端；驱动电路将比较电平输出的高低电平信号转换成具有驱动能力的高低电平信号。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：本专利技术克服了传统电容式低温液位变换器检测精度低，测量结果容易受到干扰等问题，通过硬件检测电路将电容信号转换成直流电压信号，最本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种点式电容低温液位变换器，其特征在于，包括硬件检测电路，其中，所述硬件检测电路主要包括：文氏振荡电路、变压器电桥取样电路、交流两级放大电路、交流信号移相电路、解调电路、低通滤波及直流放大电路、绝对值电路、电平比较电路以及驱动电路；所述文氏振荡电路，用于产生低频正弦信号，激励变压器；所述变压器电桥取样电路，用于将传感器电容值与参考电容值进行比较，并输出一个幅度与传感器电容值成正比的交流信号；所述交流两级放大电路，用于将取样后的交流小信号进行两级放大；所述交流信号移相电路，用于将经两级交流放大的交流信号中的正弦信号进行90°的相位移动；所述解调电路，用于将移相后的正弦信号与放大后的交流取样信号进行同频解调；所述低通滤波及放大电路，用于提取解调出的直流分量，并输出至绝对值电路；所述绝对值电路，用于将直流信号转换成正电压信号后输出至电平比较电路；所述电平比较电路，用于将正电压信号与+2.5V电压进行比较，输出高低电平信号；所述驱动电路，用于将输出的高低电平信号转换成具有驱动能力的高低电平信号。

【技术特征摘要】
1.一种点式电容低温液位变换器，其特征在于，包括硬件检测电路，其中，所述硬件检测电路主要包括：文氏振荡电路、变压器电桥取样电路、交流两级放大电路、交流信号移相电路、解调电路、低通滤波及直流放大电路、绝对值电路、电平比较电路以及驱动电路；所述文氏振荡电路，用于产生低频正弦信号，激励变压器；所述变压器电桥取样电路，用于将传感器电容值与参考电容值进行比较，并输出一个幅度与传感器电容值成正比的交流信号；所述交流两级放大电路，用于将取样后的交流小信号进行两级放大；所述交流信号移相电路，用于将经两级交流放大的交流信号中的正弦信号进行90°的相位移动；所述解调电路，用于将移相后的正弦信号与放大后的交流取样信号进行同频解调；所述低通滤波及放大电路，用于提取解调出的直流分量，并输出至绝对值电路；所述绝对值电路，用于将直流信号转换成正电压信号后输出至电平比较电路；所述电平比较电路，用于将正电压信号与+2.5V电压进行比较，输出高低电平信号；所述驱动电路，用于将输出的高低电平信号转换成具有驱动能力的高低电平信号。2.根据权利要求1所述的点式电容低温液位变换器，其特征在于，所述文氏振荡电路包括：运算放大器、场效应管、功率运算放大器、精密电容、电阻、二极管；所述文氏振荡电路构成RC振荡器，用于产生低频正弦信号；其中，场效应管等效为一个压控电阻，利用场效应管和运算放大器实现文氏振荡电路输出信号自动稳幅，并且信号的幅度稳定性能够达到1％，同时采用精密电容、电阻，使得输出信号的频率稳定度到达5‰。3.根据权利要求1所述的点式电容低温液位变换器，其特征在于，所述变压器电桥取样电路包括：变压器、电容式低温液位传感器输入电容、参考电容、取样电阻，文氏振荡电路产生的正弦信号驱动变压器的电桥，并将电容式低温液位传感器输入电容和参考电容进行求差运算，其中，取样后的信号幅度与传感器输入电容值成线性关系。4.根据权利要求1所述的点式电容低温液位变换器，其特征在于，所述两级交流信号放大电路包括：双通道运算放大器、精密电容、精密电阻，其中，运算放大器模块为两个同相输入放大器，两个同相输入放大器为级联关系，放大倍数是两个同相放大器的放大倍数之积。5.根据权利要求1所述的点式电容低温液位变换器，其特征在于，所述交流信号移相电路包括：运算放大器、精密电容、电阻，所述交流信号移相电路将正弦信号进行90°的相位移动，移相后的信号作为解调电路的载波信号。6.根据权利要求1所述的点式电容低温液位变换器，其特征在于，所述解调电路包括：解调芯片AD630SD、滤波电容、可变电阻器，解调电路用于将两个输入的交流信号做乘法运算进行相敏检波，两个输入交流信号具有相同的频率和相位，两个输入交流信号分别为经过两级交流放大的取样信号和90°移相后的正弦信号。7.根据权利要求1所述的点式电容低温液位变换器，其特征在于，所述低通滤波及放大电路采用三阶巴特沃斯有源滤波电路，包括：运算放大器芯片AD712SQ、电容C17、电容C18、电容C19、电容C20、电容C21、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24，运算放大器芯片AD712SQ的引脚3分别连接至电阻R22的一端、电容C19的一端，电阻R22的另一端分别连接至电阻R21的一端、电容C18的一端，电阻R21的另一端构成低通滤波及放大电路的输入端，电容C19的另一端接地，电容C18...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈威，杨洋，黄诚，赵维刚，敖飞平，
申请(专利权)人：上海航天设备制造总厂，
类型：发明
国别省市：上海;31