水下低频三向加速度传感器组件制造技术

本实用新型专利技术公开了水下低频三向加速度传感器组件。涉及一种传感器组件，尤其涉及长距离传输的传感器的改进。提供一种水下测量精度高，成本低的水下低频三向加速度传感器组件。包括传感器和电荷放大器，所述传感器和所述电荷放大器均置于壳体内且通过连接电缆连接，所述电荷放大器通过长电缆与数据采集仪连接，所述电荷放大器与所述长电缆之间设有输出驱动模块。加速度传感器与电荷放大器的连接电缆只有几厘米，传感器电容、电缆电容对放大器输出电压几乎不起作用这样使用普通的屏蔽电缆即可完成长距离的信号传输，在保证信号质量的前提下降低使用成本。提下降低使用成本。提下降低使用成本。

【技术实现步骤摘要】
水下低频三向加速度传感器组件


[0001]本技术涉及一种传感器组件，尤其涉及长距离传输的传感器的改进。

技术介绍

[0002]目前，在使用加速度传感器的场合，需要用电荷放大器来把振动机械量转换成电压输出。对于需要在水下（比如水闸闸门）测量的场合，传感器与后续的电荷放大器的连接电缆是很长的（大于100米）。由于这种连接电缆的绝缘阻抗要求高，长度长，且长时间置于水下，由传感器测量水下物体的振动加速度，其测量精度会受到影响。同时，这种连接电缆是低噪声电缆，成本高，不利于仪器测量的推广与应用。

技术实现思路

[0003]为了克服现有技术的不足，本技术提供一种水下测量精度高，成本低的水下低频三向加速度传感器组件。
[0004]本技术采用如下技术方案实现：水下低频三向加速度传感器组件，包括传感器和电荷放大器，所述传感器和所述电荷放大器均置于壳体内且通过连接电缆连接，所述电荷放大器通过长电缆与数据采集仪连接，所述电荷放大器与所述长电缆之间设有输出驱动模块。
[0005]所述输出驱动模块的输入端与电荷放大器的输出端连接，所述输出驱动模块的输出端与长电缆连接，所述输出驱动模块通过长电缆向所述数据采集仪传输数据。
[0006]所述输出驱动模块包括第一运放模块和第二运放模块，所述第一运放模块的输出端与所述第二运放模块的输入端连接，所述第一运放模块的输出端与所述第二运放模块的输入端之间设有电阻R2；
[0007]所述第一运放模块的输入端接所述输出驱动模块的信号输入端，所述第二运放模块的输出端接所述输出驱动模块的信号输出端。
[0008]所述第一运放模块包括运放N1、电阻R1、电容C1和电容C2，所述运放N1的反相输入端通过电容C1与第一运放模块的输入端连接，所述第一运放模块的输入端通过电容C2与运放N1的输出端连接，所述运放N1的反相输入端通过电阻R1与所述运放N1的输出端连接，所述运放N1的输出端为所述第一运放模块的输出端，所述运放N1的正向输入端接地。
[0009]所述第二运放模块包括运放N2、电容C3、电阻R3和电阻R4；所述运放N2的反相输入端为所述第二运放模块的输入端，所述运放N2的反相输入端通过电阻R2与所述第一运放模块的输出端连接，所述运放N2的反相输入端通过电阻R3与所述第二运放模块的输出端连接，所述运放N2的反相输入端通过电容C3与所述运放N2的输出端连接，所述运放N2的输出端通过电阻R4与所述第二运放模块的输出端连接，所述运放N2的同相输入端接地。
[0010]相比现有技术，本技术三个方向X、Y、Z的加速度传感器与三个电荷放大器均置于三向加速度传感器的壳体内，加速度传感器与电荷放大器的连接电缆只有几厘米，传感器电容、电缆电容对放大器输出电压几乎不起作用。用普通的六芯屏蔽电缆（即长电缆）
连接三路电荷放大器与后续的数据采集仪，由于六芯屏蔽电缆长度很长（约500米），它的等效分布电容大约为1000pF。为了解决电荷放大器输出驱动容性负载的问题，需在电荷放大器和长电缆之间加上反向放大器的输出驱动电路。输出驱动模块的输入端与电荷放大器的输出端连接，所述输出驱动模块的输出端与长电缆连接，所述输出驱动模块通过长电缆向所述数据采集仪传输数据。既解决电荷放大器输出驱动容性负载的问题又使得加速度传感器与电荷放大器的连接电缆只有几厘米，传感器电容、电缆电容对放大器输出电压几乎不起作用这样使用普通的屏蔽电缆即可完成长距离的信号传输，在保证信号质量的前提下降低使用成本。
附图说明
[0011]图1是本技术电路原理图。
具体实施方式
[0012]下面，结合附图以及具体实施方式，对本技术做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
[0013]如图1所示，水下低频三向加速度传感器组件，包括传感器和电荷放大器，所述传感器和所述电荷放大器均置于壳体内且通过连接电缆连接，所述电荷放大器通过长电缆与数据采集仪连接，所述电荷放大器与所述长电缆之间设有输出驱动模块。三个方向X、Y、Z的加速度传感器与三个电荷放大器均置于三向加速度传感器的壳体内，加速度传感器与电荷放大器的连接电缆只有几厘米，传感器电容、电缆电容对放大器输出电压几乎不起作用。用普通的六芯屏蔽电缆（即长电缆）连接三路电荷放大器与后续的数据采集仪，由于六芯屏蔽电缆长度很长（约500米），它的等效分布电容大约为1000pF。为了解决电荷放大器输出驱动容性负载的问题，需在电荷放大器和六芯屏蔽电缆之间加上反向放大器的输出驱动电路。输出驱动模块的输入端与电荷放大器的输出端连接，所述输出驱动模块的输出端与长电缆连接，所述输出驱动模块通过长电缆向所述数据采集仪传输数据。既解决电荷放大器输出驱动容性负载的问题又使得加速度传感器与电荷放大器的连接电缆只有几厘米，传感器电容、电缆电容对放大器输出电压几乎不起作用这样使用普通的屏蔽电缆即可完成长距离的信号传输，在保证信号质量的前提下降低使用成本。
[0014]输出驱动电路的具体电路结构是所述输出驱动模块包括第一运放模块和第二运放模块，所述第一运放模块的输出端与所述第二运放模块的输入端连接，所述第一运放模块的输出端与所述第二运放模块的输入端之间设有电阻R2；所述第一运放模块的输入端接所述输出驱动模块的信号输入端，所述第二运放模块的输出端接所述输出驱动模块的信号输出端。
[0015]所述第一运放模块包括运放N1、电阻R1、电容C1和电容C2，所述运放N1的反相输入端通过电容C1与第一运放模块的输入端连接，所述第一运放模块的输入端通过电容C2与运放N1的输出端连接，所述运放N1的反相输入端通过电阻R1与所述运放N1的输出端连接，所述运放N1的输出端为所述第一运放模块的输出端，所述运放N1的正向输入端接地。
[0016]所述第二运放模块包括运放N2、电容C3、电阻R3和电阻R4；所述运放N2的反相输入
端为所述第二运放模块的输入端，所述运放N2的反相输入端通过电阻R2与所述第一运放模块的输出端连接，所述运放N2的反相输入端通过电阻R3与所述第二运放模块的输出端连接，所述运放N2的反相输入端通过电容C3与所述运放N2的输出端连接，所述运放N2的输出端通过电阻R4与所述第二运放模块的输出端连接，所述运放N2的同相输入端接地。
[0017]为简单起见，可将运放N1和运放N2看成振荡器。每个运放都有一个内部输出电阻，当它与容性负载相接时，在运放传递函数上产生一个附加的极点。当开环增益和反馈衰减之和大于1时，电路会不稳定。如果某一工作频率低于闭环带宽，在这个频率下环路相移超过
‑
180
°
时，运放会出现振荡。电压反馈型运算放大器(VFA)的闭环带宽等于运放增益带宽积(GBP，或单位增益频率)除以电路闭环增益(A CL )。运算放大器电路的相位裕度定义为使电路不稳定所要求的闭环带宽处对应的附加相移(即环路相移十相位裕度=
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.水下低频三向加速度传感器组件，包括传感器和电荷放大器，其特征在于：所述传感器和所述电荷放大器均置于壳体内且通过连接电缆连接，所述电荷放大器通过长电缆与数据采集仪连接，所述电荷放大器与所述长电缆之间设有输出驱动模块；所述输出驱动模块的输入端与电荷放大器的输出端连接，所述输出驱动模块的输出端与长电缆连接，所述输出驱动模块通过长电缆向所述数据采集仪传输数据；所述输出驱动模块包括第一运放模块和第二运放模块，所述第一运放模块的输出端与所述第二运放模块的输入端连接，所述第一运放模块的输出端与所述第二运放模块的输入端之间设有电阻R2；所述第一运放模块的输入端接所述输出驱动模块的信号输入端，所述第二运放模块的输出端接所述输出驱动模块的信号输出端。2.根据权利要求1所述的水下低频三向加速度传感器组件，其特征在于：所述第一运放模块包括运放N1、电阻R1、电容C1和电...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜寿余，陈冬梅，
申请(专利权)人：扬州昀昇电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：