一种ICP振动传感器模拟信号发生装置制造方法及图纸

一种ICP振动传感器模拟信号发生装置，包括：正弦波发生电路、幅度调节及偏置电路和阻抗匹配电路；正弦波发生电路采用文氏电桥振荡器原理，基于CMOS轨对轨运算放大器构建，产生正弦波电压信号U1并将正弦波电压信号U1输出给幅度调节及偏置电路；幅度调节及偏置电路对正弦波发生电路产生的电压信号进行零位调节和放大，输出调节后的电压信号U2到阻抗匹配电路；阻抗匹配电路对电压信号U2进行输出限幅和阻抗变换。本实用新型专利技术解决了在空间飞行器力学参数测量领域测试手段单一的问题，为ICP振动传感器测试提供模拟信号，原理简单、灵活性通用性强、低成本。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种模拟信号发生装置。
技术介绍
近年来，随着电子技术及传感器技术的高速发展，ICP振动传感器以其低成本、小体积、高性能等优势广泛应用于诸多领域。相比较传统的振动传感器，ICP振动传感器在压电式振动传感器基础上内置集成电路，将敏感的振动信号由电荷信号转换为低阻的电压信号输出，具有噪声小、体积小、抗干扰能力强和远距离测量等优势。ICP振动传感器与信号变换、A/D采集等设备组成力学环境测量系统，具备卫星在轨振动参数采集、编码、存储功能，并能够利用数传通道下传测量数据，可以实现振动参数的测量。在实际工程应用中，由于技术及成本的限制，在对力学环境测量系统的故障进行诊断时，往往只能通过敲击ICP振动传感器来进行定性的分析，从而导致分析结果的片面性和不确定性。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题：克服现有技术的不足，本技术提供了一种ICP振动传感器模拟信号发生装置，解决了在空间飞行器力学参数测量领域测试手段单一的问题，为ICP振动传感器测试提供模拟信号，原理简单、灵活性通用性强、低成本。本技术所采用的技术方案：一种ICP振动传感器模拟信号发生装置，包括：正弦波发生电路、幅度调节及偏置电路和阻抗匹配电路；正弦波发生电路采用文氏电桥振荡器原理，基于CMOS轨对轨运算放大器构建，产生正弦波电压信号U1并将正弦波电压信号U1输出给幅度调节及偏置电路；幅度调节及偏置电路对正弦波发生电路产生的电压信号进行零位调节和放大，输出调节后的电压信号U2到阻抗匹配电路；阻抗匹配电路对电压信号U2进行输出限幅和阻抗变换。所述正弦波发生电路包括运算放大器N1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C1、电容C2、电容C3、二极管V1、二极管V2；运算放大器N1的负电源接地，正电源电压为+12V；电阻R5一端与运算放大器N1的反相输入端连接，另一端与运算放大器N1的输出端连接；二极管V1的阳极与二极管V2的阴极相连，二极管V1的阴极与二极管V2的阳极相连；二极管V1的阴极和二极管V2的阳极的公共端连接运算放大器N1的输出端，二极管V1的阳极和二极管V2的阴极的公共端与电阻R6串联后与运算放大器N1的反相输入端连接；电容C3一端接地，另一端与电阻R4串联后与运算放大器N1的反相输入端连接；电阻R2一端接入+12V电压，另一端与运算放大器N1的同相输入端相连；电容C2与电阻R3并联，一个公共端接地，另一个公共端与运算放大器N1的同相输入端相连；电阻R1一端连接运算放大器N1的同相输入端，另一端与电容C1串联后与运算放大器N1的输出端相连；运算放大器N1输出端输出正弦波电压信号U1。所述幅度调节及偏置电路包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电容C4、电容C5、运算放大器N2；电阻R7、电容C4、电阻R11串联后，一端与正弦波发生电路的输出端连接，另一端与运算放大器N2的同相输入端连接；电阻R8一端接地，另一端与电容C4、电阻R7的公共端相连；电阻R10一端接地，另一端与电容C4、电阻R11的公共端相连；电阻R9一端接入+5V电压，另一端与电容C4、电阻R11的公共端相连；运算放大器N2的负电源端接地，正电源端接入+12V电压；电容C5两端分别与运算放大器N2的反相输入端和输出端连接；电阻R12一端接地，另一端与运算放大器N2的反相输入端连接；电阻R14一端与运算放大器N2的输出端连接，电阻R13一端与运算放大器N2的反相输入端连接，另一端与电阻R14未与运算放大器N2的输出端连接的一端连接，电压信号U2从电阻R14和电阻R13的公共端输出。所述阻抗匹配电路包括电阻R15、二极管V3、三极管V4；二极管V3阴极接+5V电压，阳极接输入的电压信号U2，输入的电压信号U2接三极管V4的基极，电阻R15串接在三极管V4的集电极，另一端接地，三极管V4的发射极输出电压Uout。所述阻抗匹配电路输出电压Uout范围为0～5V，偏置电压为2.5V±0.1V，限幅电压范围为0V～5.3V。本技术与现有技术相比具有如下优点：(1)本技术的ICP振动传感器模拟信号发生装置，产生频率为70Hz～1400Hz可调、偏置电压为2.5V±0.1V、幅度为0～5V的正弦信号，为空间飞行器力学参数测量系统的测试提供依据，解决了现有设备无法对力学参数测量系统进行精确分析的问题；(2)本技术的ICP振动传感器模拟信号发生装置，可根据实际测量系统采样率的需求，设置正弦波信号的幅值与频率，便于信号的记录和采集，提高了产品开发的灵活性和通用性，降低了产品生产和调试的复杂程度；(3)本技术的ICP振动传感器模拟信号发生装置，针对ICP振动传感器的特点设计阻抗转换电路，具有体积小、误差小、转换精度高等优点；(4)本技术的ICP振动传感器模拟信号发生装置，可采用电池供电，主要构成元器件为运算放大器、电阻、电容、二极管和三极管等，最大可扩展至52路，具有灵活性、通用性强的特点，在体积有限、工作环境特殊及测量通路较多的情况下具有广阔的应用前景。附图说明图1为本技术原理框图；图2为本技术正弦波发生电路的示意图；图3为本技术幅度调节及偏置电路的示意图；图4为本技术阻抗匹配电路的示意图。具体实施方式下面结合附图与具体实施例对本技术作进一步的详细描述。如图1所示为本技术一种ICP振动传感器模拟信号发生装置的原理框图。一种ICP振动传感器模拟信号发生装置，包括正弦波发生电路、幅度调节及偏置电路和阻抗匹配电路，三个电路串联。正弦波发生电路：采用文氏电桥振荡器原理，基于CMOS轨对轨的运算放大器构建，产生频率70Hz～1400Hz可调的正弦波电压信号。使用发光二极管替代增益设定电阻，以减小失真。正弦波发生器输出给幅度调节及偏置电路。幅度调节及偏置电路：对正弦波发生电路产生的电压信号进行零位调节和放大，输出调节后的电压信号到阻抗匹配电路。阻抗匹配电路：对经过幅度调节及偏置电路的电压信号进行输出限幅和阻抗变换，以适应力学环境采编存储单元的要求。所述放大电路为同相比例放大电路。如图2所示为本技术正弦波发生电路，是一个带有非线性反馈的文氏电桥振荡器。运算放大器N1的负电源接地，正电源电压为+12V；电阻R5一端与运算放大器N1的反相输入端连接，另一端与运算放大器N1的输出端连接；二极管V1的阳极与二极管V2的阴极相连，二极管V1的阴极与二极管V2的阳极相连；二极管V1的阴极和二极管V2的阳极的公共端连接运算放大器N1的输出端，二极管V1的阳极和二极管V2的阴极的公共端与电阻R6串联后与运算放大器N1的反相输入端连接；电容C3一端接地，另一端与电阻R4串联后与运算放大器N1的反相输入端连接；电阻R2一端接入+12V电压，另一端与运算放大器N1的同相输入端相连；电容C2与电阻R3并联，一个公共端接地，另一个公共端与运算放大器N1的同相输入端相连；电阻本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ICP振动传感器模拟信号发生装置，其特征在于，包括：正弦波发生电路、幅度调节及偏置电路和阻抗匹配电路；正弦波发生电路采用文氏电桥振荡器原理，基于CMOS轨对轨运算放大器构建，产生正弦波电压信号U1并将正弦波电压信号U1输出给幅度调节及偏置电路；幅度调节及偏置电路对正弦波发生电路产生的电压信号进行零位调节和放大，输出调节后的电压信号U2到阻抗匹配电路；阻抗匹配电路对电压信号U2进行输出限幅和阻抗变换。

【技术特征摘要】
1.一种ICP振动传感器模拟信号发生装置，其特征在于，包括：正弦波发生电路、幅度调节及偏置电路和阻抗匹配电路；正弦波发生电路采用文氏电桥振荡器原理，基于CMOS轨对轨运算放大器构建，产生正弦波电压信号U1并将正弦波电压信号U1输出给幅度调节及偏置电路；幅度调节及偏置电路对正弦波发生电路产生的电压信号进行零位调节和放大，输出调节后的电压信号U2到阻抗匹配电路；阻抗匹配电路对电压信号U2进行输出限幅和阻抗变换。
2.根据权利要求1所述的一种ICP振动传感器模拟信号发生装置，其特征在于：所述正弦波发生电路包括运算放大器N1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C1、电容C2、电容C3、二极管V1、二极管V2；运算放大器N1的负电源接地，正电源电压为+12V；电阻R5一端与运算放大器N1的反相输入端连接，另一端与运算放大器N1的输出端连接；二极管V1的阳极与二极管V2的阴极相连，二极管V1的阴极与二极管V2的阳极相连；二极管V1的阴极和二极管V2的阳极的公共端连接运算放大器N1的输出端，二极管V1的阳极和二极管V2的阴极的公共端与电阻R6串联后与运算放大器N1的反相输入端连接；电容C3一端接地，另一端与电阻R4串联后与运算放大器N1的反相输入端连接；电阻R2一端接入+12V电压，另一端与运算放大器N1的同相输入端相连；电容C2与电阻R3并联，一个公共端接地，另一个公共端与运算放大器N1的同相输入端相连；电阻R1一端连接运算放大器N1的同相输入端，另一端与电容C1串联后与运算放大器N1的输出端相连；运算放大器N1输出端输出正弦波电压信号U1。
3.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟亮，张颖轩，徐辉，郑义，
申请(专利权)人：北京遥测技术研究所，航天长征火箭技术有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11