一种压电晶体振荡及检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种压电晶体振荡及检测装置，包括：电源转换电路，DC-DC升压变换电路，PWM波波形发生电路，压控电子开关，压电晶体，谐振体以及振荡检测电路。本发明专利技术技术方案的实现，不仅能够使系统功耗大大降低，易于起振，振荡持续稳定，且具显著降低了系统储能元件的参数值和压电晶体的激励电压，从而使系统具有本质安全等重要特征，因此，极其适用于易燃、易爆等对安全要求较高的工业现场。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子信息和自动控制
，更具体的说，尤其涉及ー种压电晶体振荡及检测装置。
技术介绍
目前，压电晶体振荡及其检测技木，是ー种非常重要的检测手段，广泛应用于エ农业生产，尤其是过程控制工程领域中。压电晶体振荡及其检测技术的工作原理是，交变的电压信号作用于压电晶体的电轴信号输入端，在其机械轴轴线方向便会产生周期振动，当该振荡频率与与之连接的谐振体(譬如音叉)固有振荡频率一致时，谐振体便会产生共振。当共振中的谐振体位于不同的介质中时,其振荡频率和振幅会发生变化,通过检测其振荡频率和振幅的变化，便可以测量固体或液体料位的界面，达到物位测量的目的。 在本专利技术的实现过程中，专利技术人发现目前，现有技术中的压电晶体振荡器之中，交变电压信号一般采用模拟电压信号，由CPU输出一定周期的矩形波，通过低通滤波RC等形式的滤波器件，将矩形波变成近似正弦或余弦信号的脉动波形，该脉动波信号再通过差分放大器进行差分放大，变成相位差值为180度的两路差分信号，再通过变压器升压后，将两路信号分别加到压电晶体的信号输入端，从而引发压电晶体的机械振荡。目前，传统的压电晶体振荡及检测装置中存在着储能元器件參数值过大，难以达到本质安全要求，功耗过高，模拟器件和模拟信号传输与处理，起振困难，易停振等缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供ー种压电晶体振荡及检测装置，能够使系统功耗大大降低，易于起振，且振荡持续稳定。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的本专利技术实施例提供了ー种压电晶体振荡及检测装置，包括电源转换电路，所述电源转换电路的信号输入端与外部电源输入端连接，电源转换电路的信号输出端与DC-DC升压变换电路的信号输入端连接，用于生成较高的工作电压；DC-DC升压变换电路，所述DC-DC升压变换电路的信号输出端与压控电子开关的电源端连接，用于执行低电压到高电压的电压升压操作，产生满足压电晶体振荡需要的较高的工作电压；PWM波波形发生电路，所述PWM波波形发生电路的信号输出端与压控电子开关的信号输入端连接，用于产生至少两路的PWM脉宽调制波形，以便形成压控电子开关所需要的电压控制信号；压控电子开关，所述压控电子开关的信号输出端与所述压电晶体的信号输入端连接，用于在PWM脉宽调制信号控制下产生压电晶体振荡所需要的较高电压值的交变电压信号;压电晶体，所述压电晶体的信号输入端，与压控电子开关信号输出端连接，在交变变压信号作用下，产生机械振荡；同时，所述压电晶体与所述谐振体被紧密地固定在一起，其产生的机械振动，可以直接传导给谐振体；所述压电晶体同时还与检测压电晶体紧密固定在一起，其产生的机械振动，可以同时直接传到检测压电晶体，并使检测压电晶体产生一定幅值的电压输出信号。谐振体，所述谐振体为机械结构体，用于提供较稳定的谐振频率，所述谐振体与压电晶体和检测压电晶体紧密固定在一起。当压电晶体的振荡频率与所述谐振体的固有频率一致时,所述谐振体便会共振,产生持续的机械振荡；振荡检测电路，用于实时检测谐振体的振荡频率变化和振幅变化状况。进ー步的，所述装置还包括中央处理器，所述振荡检测电路的信号输出端与中央处理器所在主电路信号输入 端连接，所述中央处理器所在的主电路的信号输出端与反馈输出电路相连，用于对所述振荡检测电路输出信号进行采样处理；同时，根据处理后的数据信息，输出PWM脉宽调制信号。反馈输出电路,用于将中央处理器处理后的信号，以4_20mA的方式输出。进ー步的，所述电源转换电路包括整流与二次保护器件、电流-电压转换与稳压器件、滤波器件以及线性稳压电路；其中，所述整流与二次保护器件的输入端与外部输入电源信号连接，所述整流与二次保护器件的信号输出端与电流-电压转换与稳压器件的信号输入端连接；所述电流-电压转换与稳压器件的信号输出端与滤波器件的信号输入端连接；所述滤波器件的信号输出端分别与线性稳压电路的输入端和DC-DC升压变换电路的电流输入端连接。进ー步的，所述DC-DC升压变换电路包括电感线圏、DC-DC专用芯片及其附属电路、整流电路以及反馈与稳压滤波网络；其中，所述电感线圈的输入端与所述电源转换电路的电流输出端连接；所述电感线圈的输出端与所述DC-DC专用芯片及其附属电路以及所述整流电路的输入端连接；所述整流电路的输出端与所述反馈与稳压滤波网络的信号输入端连接；所述反馈与稳压滤波网络的反馈信号输出端与DC-DC专用芯片及其附属电路的反馈信号输入端连接。进ー步的，所述反馈输出电路包括接ロ电路，所述接ロ电路的输入端与主电路的中央处理器相连；无线传输电路，与所述接ロ电路的输出端相连，用于将所述采样信号以无线的方式进行传输；有线传输电路，与所述接ロ电路的输出端相连，用于将所述采样信号以有线的方式进行传输。进ー步的，所述有线传输电路包括开关光耦、触发整形电路、D/A转换器、模拟电压放大器、电流放大器以及负反馈电路；其中，所述中央处理器的信号输出端通过接ロ电路与所述开关光耦的信号输入端相连接；开关光耦的信号输出端与所述触发整形电路的信号输入端相连接；触发整形电路的信号输出端与所述D/A转换器的信号输入端相连接；D/A转换器的信号输出端与所述模拟电压放大器的信号输入端相连接；模拟电压放大器的信号输出端与所述电流放大器的信号输入端相连接；电流放大器的信号输出端与所述负反馈电路的信号输入端相连接；负反馈电路的信号输出端与所述模拟电压放大器的信号输入端相连接。进ー步的，所述无线传输电路采用调频传输技术，对所述采样信号进行传输。进ー步的，所述电源转换电路的输入电源信号为4_20mA、HART总线信号以及24V直流电源中的任意ー种。进ー步的，所述电源转换电路、DC-DC升压变换电路、PWM波波形发生电路以及压控电子开关，还可以用于作为通用电路，对压电阀或电磁阀压控可执行部件进行驱动控制。由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，本专利技术实施例提供的ー种压电晶体振荡 及检测装置，使用DC-DC升压变换电路替换传统的升压变压器；用PWM波波形发生电路和压控电子开关代替传统的模拟差分放大器和滤波器；用PWM波代替传统的正弦或余弦信号作为压电晶体的激励信号；电源转换电路可以兼容4-20mA电流、HART总线信号以及24V直流电源信号；PWM波波形发生电路，可以产生多路PWM驱动信号，带动多路压电晶体和谐振体工作，实现多路检測。在工作中，利用动态数字扫频技术，实时调整晶体振荡频率，使之动态跟踪谐振体固有振荡频率的变化。本专利技术的技术方案能够大幅降低系统功耗，而且结构精筒，压电晶体更易于起振，谐振体振荡持续稳定，同时具有本质安全防爆等重要特征，极其适用于易燃、易爆等对安全要求较高的エ业现场。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。图I为本专利技术实施例提供的压电晶体振荡及检测装置的结构示意图；图2为本专利技术实施例所提供电源变换和DC-DC升压变换电路的电路原理图；图3为本专利技术实施例所提供高精度反馈输出电路的原理图。具体实施例方式下面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、完本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压电晶体振荡及检测装置，其特征在于，包括：电源转换电路，所述电源转换电路的信号输入端与外部电源输入端连接，电源转换电路的信号输出端与电感型开关模式DC？DC升压变换电路的信号输入端连接，用于生成工作电压；DC？DC升压变换电路，所述DC？DC升压变换电路的信号输出端与压控电子开关的电源端连接，用于执行低电压到高电压的电压升压操作，产生满足压电晶体振荡需要的较高的工作电压；脉冲宽度调制PWM波波形发生电路，所述PWM波波形发生电路的信号输出端与压控电子开关的信号输入端连接，用于产生至少两路的PWM脉宽调制波形，以便形成压控电子开关所需要的电压控制信号；压控电子开关，所述压控电子开关的信号输出端与所述压电晶体的信号输入端连接，用于在PWM脉宽调制信号控制下产生压电晶体振荡所需要的较高电压值的交变电压信号；压电晶体，所述压电晶体的信号输入端，与压控电子开关信号输出端连接，在交变变压信号作用下，产生机械振荡；同时，所述压电晶体与所述谐振体被紧密地固定在一起，其产生的机械振动，可以直接传导给谐振体；所述压电晶体同时还与检测压电晶体紧密固定在一起，其产生的机械振动，可以同时直接传到检测压电晶体，并使检测压电晶体产生一定幅值的电压输出信号；谐振体，所述谐振体为机械结构体，用于提供较稳定的谐振频率，所述谐振体与压电晶体和检测压电晶体紧密固定在一起；当压电晶体的振荡频率与所述谐振体的固有频率一致时，所述谐振体便会共振，产生持续的机械振荡；振荡检测电路，用于实时检测谐振体的振荡频率变化和振幅变化状况。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡明，刘兆，王兴坤，
申请(专利权)人：北京京仪海福尔自动化仪表有限公司，
类型：发明
国别省市：