微弱振动形变检测电路制造技术

本发明专利技术的一种微弱振动形变检测电路，包括依次连接的光电二极管电路、放大电路、微分电路、整形电路以及选通电路；平行光线经过透镜入射到线阵硅光电二极管电路；微弱的电信号经过放大电路部分进行缓冲放大和信号初级放大；微分电路部分接收前级放大电路的放大信号后输出给整形电路部分；整形电路接收到微分电路传递过来电信号后，得到的差值信号并输出；整形电路输出的驱动信号与有不同周期脉冲信号的选通逻辑门电路进行配合使用，得到不同时间间隔和周期输出的脉冲信号，将脉冲信号转化振动形变强度脉冲；利用输出脉冲强度确定形变或振动幅度，而推算出振动强度或形变量信息。本发明专利技术电路实现复杂度低，检测结果灵敏准确，适用于各种工业现场。用于各种工业现场。用于各种工业现场。

【技术实现步骤摘要】
微弱振动形变检测电路


[0001]本专利技术涉及电子电路与信号处理
，具体涉及一种微弱振动形变检测电路。

技术介绍

[0002]振动形变多发于地面、桥梁、机械中，微弱振动形变信号包含丰富的特征信息，如地面沉降趋势、机械故障等，所以有必要提取出来加以分析。而在微弱信号提取过程中，有时信号非常微弱，极易受到外界的干扰而淹没于强噪声之中；有时被测信号振幅变化范围又很大，给信号采集带来很大困难；有时信号持续时间很短，不足以引起后端采集分析系统动作；传统基于图像、遥感、GNSS的检测方法往往实时性差、场景受限。所以针对微弱振动形变信号在能量、时间、时效、场景上的特点，提出一种成形快、反应灵敏、实时性高、适用场景丰富的检测电路。
[0003]线阵硅光电二极管，具有从紫外到近红外的宽光谱范围。由于所有像元都可以用反向偏压进行存储电荷读出，所以具有高灵敏度低光量探测的能力，而且像元之间的串扰减小，保持了信号的纯度。线阵硅光电二极管主要用于低光量探测，由线阵硅光电二极管及其处理电路组成的不同检测仪器，广泛应用于各种工业现场。

技术实现思路

[0004]针对地面、桥梁、机械中，微弱振动形变信号的能量弱、持续时间短、传统检测方法实时性差等缺陷，本专利技术提出一种结合光电阵列二极管的检测电路与装置，可很好的解决了不同场景下对微弱振动形变实时高灵敏度检测的需求。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：
[0006]一种微弱振动形变检测电路，包括依次连接的光电二极管电路、放大电路、微分电路、整形电路以及选通电路；
[0007]平行光线经过透镜入射到线阵硅光电二极管电路；线阵硅光电二极管将接收光照的强度变化为电信号的微弱变化量，同时将此微弱的电信号传递给放大电路；
[0008]微弱的电信号经过放大电路部分进行缓冲放大和信号初级放大，从而将变化量信号放大至能够给后级微分电路进行预处理的电信号量级；
[0009]微分电路部分接收前级放大电路的放大信号后，将输入波形的变部量提取出来输出给整形电路部分；
[0010]整形电路接收到微分电路传递过来电信号后，将此瞬间变化与设置的基准值进行比较，得到的差值信号并输出，从而驱动后级的达林顿管；
[0011]整形电路输出的驱动信号与有不同周期脉冲信号的选通逻辑门电路进行配合使用，得到不同时间间隔和周期输出的脉冲信号，从而将脉冲信号转化振动形变强度脉冲；
[0012]利用输出脉冲强度确定形变或振动幅度，从而推算出振动强度或形变量信息。
[0013]另一方面，本专利技术还公开一种微弱振动形变检测方法，采用如上述的微弱振动形
变检测电路，包括以下步骤，
[0014]步骤一：安装装置，将光源与线阵硅光电二极管分别安置于被检表面两侧，光源经过光学结构产生平行光线，通过调节机构，平行光线经过透镜入射到线阵硅光电二极管，并被其完全接收；
[0015]步骤二：当被检表面没有振动形变或者振动形变量未达阈值时，光源产生的平行光线被线阵硅光电二极管完全吸收，硅光电二极管处于导通状态，在此状态下，后端处理电路长期处于稳定状态，选通逻辑被封锁，没有侦测脉冲输出；
[0016]步骤三：当被检表面发生的振动形变达到阈值时，光源产生的平行光线被部分或者被全部遮挡，引发线阵硅光电二极管的部分或者全部瞬间截止，这一瞬间状态被后续电路检出并放大，选通逻辑被打开，输出振动形变强度脉冲。
[0017]由上述技术方案可知，本专利技术由光电接收电路、放大模块、微分电路、整形电路、选通电路组成。本专利技术利用了线阵硅光电二极管灵敏度高、像元之间隔离度高的特点，将被检表面微弱振动形变信号的突发、高频特征通过硬件电路实时取出，在选通逻辑的配合下，输出侦测同步脉冲。
[0018]本专利技术提出的微弱振动形变检测电路及装置，采用的电路创新性的引入光电阵列二极管器件，并结合模拟与数字器件，充分利用了模数混合电路的高速运算特性，满足了设备对振动测量精度、可靠性、成本等方面的要求。本电路实现的所有功能都可以由基本运算放大器、高速比较器、数字门逻辑芯片实现，不需要单片机(MCU)等包含运算器与控制器的芯片参与处理，在满足数据处理的高速性与稳定性的情况下，极大降低了设备成本。整个电路的测量通道既可以在数量层面也可以在精度层面进行灵活的扩展，极大的方便了对测量范围与精度有不同要求的场合使用。
[0019]本专利技术通过利用线阵硅光电二极管灵敏度高、像元之间隔离度高的特点，将被检表面微弱振动形变信号的突发、高频特征通过硬件电路实时取出，在选通逻辑的配合下，输出侦测同步脉冲，可实现对地面、桥梁、机械中，微弱振动形变信号的检测。相比传统检测方法实时性差等缺陷，很好的解决了不同场景下对微弱振动形变实时高灵敏度检测的需求。
[0020]依据本专利技术的设计，本专利技术实现了一种微弱振动形变检测电路及装置，电路实现复杂度低，检测结果灵敏准确，尤其适用于各种工业现场。
附图说明
[0021]图1是本专利技术实施例的处理电路硬件框架图；
[0022]图2是本专利技术实施例的处理电路原理图；
[0023]图3是本专利技术实施例的装置工作原理示意图；
[0024]图4是线阵硅光电二极管的伏安特性图；
[0025]图5是线阵硅光电二极管电路图；
[0026]图6是线阵硅光电二极管输出变化图；
[0027]图7是微弱信号放大电路；
[0028]图8是微分电路；
[0029]图9是信号整形电路；
[0030]图10是与门脉冲选通信号；
[0031]图11是选通电路。
具体实施方式
[0032]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0033]如图1所示，本实施例所述的微弱振动形变检测电路，包括：是本次专利技术装置的处理电路硬件框架图，输入信号依次经过光电二极管接收电路、放大电路、微分电路、整形电路、选通电路之后，将被检表面微弱振动形变信号的突发、高频特征通过硬件电路实时提取，在选通逻辑的配合下，输出侦测同步脉冲。
[0034]如图2所示，是本次专利技术处理电路具体实现的原理图。可见平行光线经过透镜入射到线阵硅光电二极管电路部分。线阵硅光电二极管将接收光照的强度变化为电信号的微弱变化量。同时将此微弱的电信号传递给放大电路部分。微弱的电信号经过放大电路部分进行缓冲放大和信号初级放大，从而将变化量信号放大至能够给后级微分电路进行预处理的电信号量级。微分电路部分接收前级放大电路的放大信号后，将输入波形的突变部量提取出来输出给整形电路部分。电路设计时预先设置整形电路部分的基准值及基准波形。整形电路接收到微分电路传递过来电信号后，将此瞬间变化与设置的基准值进行比较，得到的差值信号并输出，从而驱动后级的达林顿管。达林顿管可在高灵敏的放大电路中放大非常本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微弱振动形变检测电路，包括依次连接的光电二极管电路、放大电路、微分电路、整形电路以及选通电路；其特征在于，平行光线经过透镜入射到线阵硅光电二极管电路；线阵硅光电二极管将接收光照的强度变化为电信号的微弱变化量，同时将此微弱的电信号传递给放大电路；微弱的电信号经过放大电路部分进行缓冲放大和信号初级放大，从而将变化量信号放大至能够给后级微分电路进行预处理的电信号量级；微分电路部分接收前级放大电路的放大信号后，将输入波形的变部量提取出来输出给整形电路部分；整形电路接收到微分电路传递过来电信号后，将此瞬间变化与设置的基准值进行比较，得到的差值信号并输出，从而驱动后级的达林顿管；整形电路输出的驱动信号与有不同周期脉冲信号的选通逻辑门电路进行配合使用，得到不同时间间隔和周期输出的脉冲信号，从而将脉冲信号转化振动形变强度脉冲；利用输出脉冲强度确定形变或振动幅度，从而推算出振动强度或形变量信息。2.根据权利要求1所述的微弱振动形变检测电路，其特征在于：所述光电二极管电路为...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵洪博，杨旭，王建国，
申请(专利权)人：合肥空天行云科技有限公司，
类型：发明
国别省市：