一种面向压电器件的检测系统及其方法技术方案

本公开提供了面向压电器件的检测系统及其方法。其中，面向压电器件的检测系统，包括：线性放大模块，其与自适应数字控制模块相连；所述随动电源模块用于为线性放大模块提供工作电压；所述线性放大模块，用于线性放大所述自适应数字控制模块输出的驱动信号，以驱动待测压电器件；负载反馈模块，其用于将实时检测的线性放大模块输出信号以及待测压电器件的某个物理量均反馈至自适应数字控制模块；所述自适应数字控制模块，用于根据输入信号和负载反馈，自适应输出驱动信号经线性放大模块放大后驱动待测压电器件的某个物理量跟随输入信号变化。

【技术实现步骤摘要】
一种面向压电器件的检测系统及其方法
本公开属于压电器件检测领域，尤其涉及一种面向压电器件的检测系统及其方法。
技术介绍
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。压电器件是由压电材料构成，其中，压电材料具有力电耦合特性，可以将电能转换为机械能，或者将机械能转换为电能。但是检测压电器件的过程中，压电材料往往存在着多种未知的特性，包括阻抗特性，频率特性，迟滞特性,形变特性等未知参数，这样难以保证检测系统的精密放大、稳定工作以及快速响应。现有的面向压电器件的检测系统使用同样的控制算法驱动不同的压电材料，必然会造成系统性能下降，甚至不稳定。专利技术人发现，对于以不同物理量为目的的驱动模式，即对不同的物理量进行闭环控制，使用单一的控制方法，即使是驱动同一个压电材料样品，也不可能都取得比较精确的结果，单一的控制方法甚至都无法适用于全部的驱动模式。专利技术人还发现，在现有的面向压电器件的检测系统中的线性功率放大驱动电路采用固定的供电电压，在以低电压驱动材料样品时效率低下，功率都浪费在线性放大器的调整管上，发热导致系统温度上升，过高的温升使系统性能和测量精度严重下降。
技术实现思路
为了解决上述问题，本公开的第一个方面提供一种面向压电器件的检测系统，其能够针对未知特性的压电特性和未知变化的输入信号，实现稳定，精密的线性放大和驱动，实现压电器件参数的精确测量。为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：一种面向压电器件的检测系统，包括：线性放大模块，其与自适应数字控制模块相连；所述随动电源模块用于为线性放大模块提供工作电压；所述线性放大模块，用于线性放大所述自适应数字控制模块输出的驱动信号，以驱动待测压电器件；负载反馈模块，其用于将实时检测的线性放大模块输出信号以及待测压电器件的某个物理量均反馈至自适应数字控制模块；所述自适应数字控制模块，用于根据输入信号和负载反馈，自适应输出驱动信号经线性放大模块放大后驱动待测压电器件的某个物理量跟随输入信号变化。进一步地，所述自适应数字控制模块还与随动电源模块相连；所述自适应数字控制模块，用于根据其自身的输入信号的实时幅值及负载反馈模块的反馈信息，自适应计算出线性放大模块所需的供电电压，根据随动电源模块的电压反馈，输出相应PWM信号以控制随动电源模块的输出电压；所述随动电源模块，还用于自动跟随自适应数字控制模块的输入信号，为线性放大模块提供所需的最佳工作电压。为了解决上述问题，本公开的第二个方面提供面向压电器件的检测系统的工作方法，其能够针对未知特性的压电特性和未知变化的输入信号，实现稳定，精密的线性放大和驱动，实现压电器件参数的精确测量。为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：一种面向压电器件的检测系统的工作方法，包括：接收实时检测的待测压电器件的电流、电压和形变量；根据输入信号和控制目标，自适应计算出压电器件驱动信号；输出压电器件驱动信号，经线性放大模块线性放大后以驱动待测压电器件；根据实时记录的各项物理参数分析被测压电材料的各项特性；结合输入信号的实时幅值，自适应计算出线性放大模块所需的供电电压；接收随动电源模块的电压反馈，输出相应PWM信号以控制随动电源模块的输出电压，使得随动电源模块自动跟随输入信号的幅值，为线性放大模块提供所需的最佳工作电压。本公开的有益效果是：(1)本公开的面向压电器件的检测系统，可以针对未知特性的压电器件，利用电流和电压反馈以及形变测量，通过自适应数字控制模块和线性放大模块实现了对任意给定信号的稳定，精密驱动和阻抗，频率特性，压电特性，迟滞特性，形变特性等物理参数精确测量。2)由于线性功率放大器输出特性和线性范围在不同供电电压下都是不同的，本公开的随动电源模块针对线性放大模块的输出特性和功耗特点，自动跟随输入信号的幅值，为线性放大器提供放大该信号所需的最佳工作电压，使整个系统既具备线性放大器精密，稳定，快速，线性，带宽高的特点，又具备PWM开关电源高效，损耗低的特点，能够在保证线性范围和良好的输出特性的条件下动态调整供电电压以降低功耗，使整个系统长期稳定可靠的高效运行。附图说明构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。图1是本公开实施例提供的一种面向压电器件的检测系统结构示意图。图2是本公开实施例提供的由自适应数字控制模块和随动电源模块构成的电源电压闭环。图3是本公开实施例提供的由自适应数字控制模块和线性放大模块、负载反馈模块构成的压电器件驱动闭环。具体实施方式下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。图1是本公开实施例提供的一种面向压电器件的检测系统结构示意图。如图1所示，本实施例的一种面向压电器件的检测系统，包括：线性放大模块、负载反馈模块、自适应数字控制模块和随动电源模块。自适应数字控制模块和随动电源模块构成如图2所示的电源电压闭环。自适应数字控制模块和线性放大模块、负载反馈模块构成如图3所示的压电材料驱动闭环。其中：(1)线性放大模块线性放大模块，其与自适应数字控制模块和随动电源模块分别相连。所述随动电源模块用于为线性放大模块提供工作电压；所述线性放大模块，用于线性放大所述自适应数字控制模块输出的驱动信号，以驱动待测压电器件。在一个或多个实施例中，所述线性放大模块，包括：放大器芯片A；两个三极管(如：T2和T3)构成的直接耦合互补输出级电路；其中，T2和T3这两个三极管的参数相同且特性对称。需要说明的，线性放大模块也可采用其他现有的线性放大电路形式，本领域技术人员可以根据具体情况自行选择，在此不作详述。(2)负载反馈模块负载反馈模块，其用于将实时检测的线性放大模块输出信号以及待测压电器件的形变量均反馈至自适应数字控制模块。在一个或多个实施例中，所述负载反馈模块，包括：(2.1)电流检测模块，其用于实时检测线性放大模块输出的电流信号并反馈至自适应数字控制模块。具体地，通过A/D(模拟/数字)采样负载电流并反馈至自适应数字控制模块。可以理解的，在其他的实施例中，电流采样方式包括但不限于串联采样电阻，霍尔传感器，互感器等方式，本领域技术人员可以根据具体工况自行选择，在此不作详述。(2.2)电压检测模块，其用于实时检测线性放大模块输出的电压信号并反馈至自适应数字控制模块。具体地，通过A/D(模拟/数字)转换模块将被测材料的电压反馈至自适应数字控制模块。可以理解的，在其他的实施例中，电压采样方式包括但不限于并联采样电阻，霍尔传感器，互感器等方式，本领域技术人员可以根据具体工况自行选择，在此不作详述。(2.3)形变量检测模块，其用于实时检测待测压电器件的形变量并反馈至自适应数字控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面向压电器件的检测系统，其特征在于，包括：线性放大模块，其与自适应数字控制模块相连；所述随动电源模块用于为线性放大模块提供工作电压；所述线性放大模块，用于线性放大所述自适应数字控制模块输出的驱动信号，以驱动待测压电器件；负载反馈模块，其用于将实时检测的线性放大模块输出信号以及待测压电器件的某个物理量均反馈至自适应数字控制模块；所述自适应数字控制模块，用于根据输入信号和负载反馈，自适应输出驱动信号经线性放大模块放大后驱动待测压电器件的某个物理量跟随输入信号变化。

【技术特征摘要】
1.一种面向压电器件的检测系统，其特征在于，包括：线性放大模块，其与自适应数字控制模块相连；所述随动电源模块用于为线性放大模块提供工作电压；所述线性放大模块，用于线性放大所述自适应数字控制模块输出的驱动信号，以驱动待测压电器件；负载反馈模块，其用于将实时检测的线性放大模块输出信号以及待测压电器件的某个物理量均反馈至自适应数字控制模块；所述自适应数字控制模块，用于根据输入信号和负载反馈，自适应输出驱动信号经线性放大模块放大后驱动待测压电器件的某个物理量跟随输入信号变化。2.如权利要求1所述的一种面向压电器件的检测系统，其特征在于，所述自适应数字控制模块还与随动电源模块相连；所述自适应数字控制模块，用于根据其自身的输入信号的实时幅值及负载反馈模块的反馈信息，自适应计算出线性放大模块所需的供电电压，根据随动电源模块的电压反馈，输出相应PWM信号以控制随动电源模块的输出电压；所述随动电源模块，还用于自动跟随自适应数字控制模块的输入信号，为线性放大模块提供所需的最佳工作电压。3.如权利要求1所述的一种面向压电器件的检测系统，其特征在于，所述随动电源模块为开关电源，所述开关电源的开关元件的控制端与自适应数字控制模块相连。4.如权利要求1所述的一种面向压电器件的检测系统，其特征在于，所述线性放大模块，包括：放大器芯片；两个三极管构成的直接耦合互补输出级电路；其中，两个三极管的参数相同且特性对称。5.如权利要求1所述的一种面向压电器件的检测系统，其特征在于，所述负载反馈模块，包括：电流检测模块，其用于实时检测线性放大模块输出的电流信号并反馈至自适应数字控制模块；电压检测模块，其用于实时检测线性放大模块输出的电压信号并反馈至自适应数字控制模块；形变量检测模块，其用于实...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志龙，
申请(专利权)人：北京同创微纳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11