信号检测装置以及系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种信号检测装置以及系统，所述信号检测装置包括驱动信号产生模块、第一信号叠加模块以及N个传感器，N为不小于2的整数；所述驱动信号产生模块用于根据第一基准信号产生N个幅度相同、频率不同的驱动信号，并将每个驱动信号对应提供给一个传感器；所述传感器用于根据所述驱动信号将被测量转换为电压信号；所述第一信号叠加模块用于对每个传感器输出的电压信号进行叠加，获得第一叠加信号。本发明专利技术提供的信号检测装置以及系统，能够减少整个信号检测系统的体积和功耗，减小探测结果误差。

Signal detection device and system

【技术实现步骤摘要】
信号检测装置以及系统
本专利技术涉及信号检测
，具体涉及一种信号检测装置以及系统。
技术介绍
高精度弱磁探测技术具有探测范围广、灵敏度高、保密性好、成本低以及体积小等优点，目前被广泛应用于空间磁场探测、海洋监测、地下和水下铁磁物体探测、地震预测、地磁匹配导航、飞机发动机零部件精密无损检测以及医学上的核磁共振等各个领域。随着微电子工艺水平的不断提升，磁阻效应传感器得到了越来越广泛的应用。图1是现有的基于磁阻效应传感器的弱磁探测系统的结构示意图。由于磁场为矢量信号，需要对其XYZ三轴分量分别进行探测传输，一般需要在相互垂直的三个固定位置分别布置一个传感器用于探测来自不同轴向分量的磁场，因而所述弱磁探测系统包括处理器10以及三个信号探测通道，每个信号探测通道包括磁阻效应传感器11和信号处理模块12。其中，所述磁阻效应传感器11用于将磁信号转换为电信号，其可以为各向异性磁阻传感器，所述各向异性磁阻传感器的等效电路图如图2所示；所述信号处理模块12用于对所述磁阻效应传感器11输出的电信号进行放大、滤波以及模数转换等处理；所述处理器10用于根据所述信号处理模块12输出的电信号获得磁场信号。相比于磁通门式磁场传感器，磁阻效应传感器具有体积小、功耗低以及使用方便等优点，但是由于其输出信号为电压信号，容易在传输过程中受到外部干扰。并且，传统的弱磁探测系统需要在每个磁场方向上安装相应的磁场传感器，并分别为其配备信号处理模块。在进行多路检测时，电路功耗将超过传感器成为主要功耗，且检测结构复杂，通道间的不匹配也会成为误差的主要来源。多通道对模数转换器的采样速度也提出了更高要求，降低了采样精度，且由于三轴不能同时采样，也会给系统带来额外的误差。
技术实现思路
本专利技术所要解决的是现有的弱磁探测系统功耗高、探测结果误差大的问题。本专利技术通过下述技术方案实现：一种信号检测装置，包括驱动信号产生模块、第一信号叠加模块以及N个传感器，N为不小于2的整数；所述驱动信号产生模块用于根据第一基准信号产生N个幅度相同、频率不同的驱动信号，并将每个驱动信号对应提供给一个传感器；所述传感器用于根据所述驱动信号将被测量转换为电压信号；所述第一信号叠加模块用于对每个传感器输出的电压信号进行叠加，获得第一叠加信号。可选的，第n个驱动信号与所述第一基准信号的频率差为n×Δf，其中，Δf为预设频率，1≤n≤N且n为整数。可选的，所述驱动信号产生模块为锁相环电路。可选的，所述传感器为磁阻效应传感器。可选的，所述信号检测装置还包括频率配置模块；所述频率配置模块用于根据第二基准信号获得所述第一基准信号，所述第一基准信号的频率可调。可选的，所述频率配置模块、所述驱动信号产生模块、所述第一信号叠加模块以及所述N个传感器集成在同一单芯片中。基于同样的专利技术构思，本专利技术还提供一种信号检测系统，包括处理器、M个权利要求1至7任一项所述的信号检测装置以及M个信号处理模块，M为不小于1的整数；所述信号处理模块用于对一个信号检测装置输出的第一叠加信号进行信号处理，获得处理信号；所述处理器用于根据每个信号处理模块输出的处理信号获得每个传感器采集的被测量。基于同样的专利技术构思，本专利技术还提供另一种信号检测系统，包括M个权利要求1至7任一项所述的信号检测装置、第二信号叠加模块、信号处理模块以及处理器；所述第二信号叠加模块用于对每个信号检测装置输出的第一叠加信号进行叠加，获得第二叠加信号；所述信号处理模块用于对所述第二叠加信号进行信号处理，获得处理信号；所述处理器用于根据所述处理信号获得每个传感器采集的被测量。可选的，所述信号处理模块包括依次连接的放大电路、滤波电路以及模数转换电路。可选的，所述第一叠加信号通过同轴屏蔽电缆传输。本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：本专利技术提供的信号检测装置，通过设置驱动信号产生模块、第一信号叠加模块以及两个以上传感器，由所述驱动信号产生模块产生两个以上幅度相同、频率不同的驱动信号，并将每个驱动信号对应提供给一个传感器，可以将两个以上被测量调制到不同的已知频率上，叠加后进行信号处理，所需的信号处理模块减少。因此，本专利技术提供的信号检测装置，有效地减少了整个信号检测系统的体积和功耗，更加有利于多路分布式探测；减少了不同通道间性能不匹配造成的影响；叠加后电压信号可通过较少线缆进行传输，方便了系统的安装与使用；减小了探测结果误差。本专利技术提供的信号检测系统，通过设置两个以上信号检测装置、第二信号叠加模块、信号处理模块以及处理器，由所述第二信号叠加模块对两个以上信号检测装置输出的信号进行叠加，多路叠加后的信号可同时进行信号处理，消除了采样时差对测量结果的影响，进一步减少了信号检测系统的体积和功耗，减少了不同通道间性能不匹配造成的影响。并且，多个被测量是被调制到不同的已知频率上，所述处理器是利用数字相敏检波算法对信号进行提取，利用信号所处频带的不同，确定来自不同传感器的出处，能够提高系统的抗干扰能力。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定。在附图中：图1为现有的基于磁阻效应传感器的弱磁探测系统的结构示意图；图2为各向异性磁阻传感器的等效电路图；图3为本专利技术一种实施例的信号检测装置的结构示意图；图4为本专利技术另一种实施例的信号检测装置的结构示意图；图5为本专利技术一种实施例的信号检测系统的结构示意图；图6为本专利技术另一种实施例的信号检测系统的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本专利技术作进一步的详细说明，本专利技术的示意性实施方式及其说明仅用于解释本专利技术，并不作为对本专利技术的限定。实施例1本实施例提供一种信号检测装置，图3是所述信号检测装置的结构示意图。所述信号检测装置包括驱动信号产生模块31、第一信号叠加模块33以及N个传感器32，N为不小于2的整数。在本实施例中，所述信号检测装置为弱磁检测装置，由于磁场为矢量信号，需要对其XYZ三轴分量进行探测传输，因而N的取值可以设置为3，每个传感器32可以为磁阻效应传感器。需要说明的是，本实施例提供的信号检测装置也可以检测其他具有两轴以上分量的矢量信号，只要所述传感器32需要在驱动信号下进行工作即可。具体地，所述驱动信号产生模块31用于根据第一基准信号产生N个幅度相同、频率不同的驱动信号，并将每个驱动信号对应提供给一个传感器32。所述驱动信号产生模块31的输入端用于接收所述第一基准信号，所述驱动信号产生模块31包括N个输出端，每个输出端对应连接一个传感器32的驱动信号接收端。进一步，为便于后续处理器解算出被测量，第n个驱动信号与所述第一基准信号的频率差设置为n×Δf，其中，Δf为预设频率，1≤n≤N且n为整数。在本实施例中，所述驱动信号产生模块31产生3个驱动信号。若所述第一基准信号的频率为fr1，则第1个驱动信号的频率为fr1+Δf，第2个驱动信号的频率为fr1+2Δf，第3个驱动信号的频率为fr1+3Δf。所述驱动信号产生模块31可以为锁相环电路，也可以为其他频率源电路，本实施例对此不进行限定。所述传感器32用于根据所述驱动信号将被测量转换为电压信号，由于每个传感器32是在不同频率的驱动信号的驱动下工作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种信号检测装置，其特征在于，包括驱动信号产生模块、第一信号叠加模块以及N个传感器，N为不小于2的整数；所述驱动信号产生模块用于根据第一基准信号产生N个幅度相同、频率不同的驱动信号，并将每个驱动信号对应提供给一个传感器；所述传感器用于根据所述驱动信号将被测量转换为电压信号；所述第一信号叠加模块用于对每个传感器输出的电压信号进行叠加，获得第一叠加信号。

【技术特征摘要】
1.一种信号检测装置，其特征在于，包括驱动信号产生模块、第一信号叠加模块以及N个传感器，N为不小于2的整数；所述驱动信号产生模块用于根据第一基准信号产生N个幅度相同、频率不同的驱动信号，并将每个驱动信号对应提供给一个传感器；所述传感器用于根据所述驱动信号将被测量转换为电压信号；所述第一信号叠加模块用于对每个传感器输出的电压信号进行叠加，获得第一叠加信号。2.根据权利要求1所述的信号检测装置，其特征在于，第n个驱动信号与所述第一基准信号的频率差为n×Δf，其中，Δf为预设频率，1≤n≤N且n为整数。3.根据权利要求1所述的信号检测装置，其特征在于，所述驱动信号产生模块为锁相环电路。4.根据权利要求1所述的信号检测装置，其特征在于，所述传感器为磁阻效应传感器。5.根据权利要求1至4任一项所述的信号检测装置，其特征在于，还包括频率配置模块；所述频率配置模块用于根据第二基准信号获得所述第一基准信号，所述第一基准信号的频率可调。6.根据权利要求5所述的信号检测装置，其特征在于，所述频率配置模块、所述驱动信...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔岩，罗军，杨美音，许静，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11