[实用新型]一种应力波信号调理装置

说明书

技术领域

本实用新型属于电子技术领域，特别涉及一种应力波信号调理装置。

背景技术：

目前，应力波检测法被广泛的应用于各大工业测量领域。但由于原始采集信号普遍比较弱，频率比较低，滤波过程会受到湿度，温度，噪声等环境因素影响以及设计的缺陷而效果不佳。为保证对信号的分析、判断及处理的准确，信号放大的无畸变传输尤为重要。在常规方法中，主要采用切比雪夫，巴特沃斯，椭圆滤波器等滤波电路来保证采集信号的质量，但由于这些滤波器的设计特性和固有特点，易导致波形保持特性不好、采样精度不高。同时，由于滤波设计不佳，会导致处理后的波形相位线性度差，幅度特性起伏较大，电路稳定度低，温度漂移量大，功耗高的缺点。

发明内容：

针对现有技术的缺点，本实用新型提供一种应力波信号调理装置，该装置具有波形保持特性好、采样精度高，相位线性度优，幅度特性平坦，稳定度高，温漂小，功耗低等优点。

实现本实用新型目的的技术方案是：

一种应力波信号调理装置，包括恒流源电路、隔直电路、交流放大电路、滤波电路、压电传感器、CPLD控制电路、差分转换电路、A/D转换电路；

恒流源电路与隔直电路、压电传感器分别连接，隔直电路与交流放大电路、滤波电路依次连接，并与恒流源电路组成信号调理装置的主要部分，滤波电路通过CPLD控制电路与差分转换电路和A/D转换电路分别连接，所述的滤波电路为高阶贝塞尔滤波器。

恒流源电路给压力传感器提供恒定的电流，使得压力传感器以标准电压信号输出，保证了将压力传感器接受到的应力波信号转化为可处理的电压信号。

压电传感器输出的电压信号，经过隔直电路去除信号中的直流成分，滤出直流成分。

滤波器在保证增益的情况下，可以使滤出直流成分的信号的信号得到近似恒定的增益和群延时，从而保证对信号相位信息的后续处理更精确，满足弱信号调理要求。

差分转换电路将采集滤波得到的单端信号转换为差分信号，保证信号的完整性，提高系统采用样的精度，有源滤波后的信号通过该电路转换为差分信号。

A/D转换电路将差分输入的高精度原始信号进行采样，以采样率远大于奈奎斯特频率的方式，不丢失信号细节，得到的并行16位信号。

本设计根据各种滤波器的特性，选择高阶贝塞尔滤波器来进行信号的滤波部分处理，通过利用该部分良好的线性相位特性，对信号进行高精度滤波处理，和数字化处理，最后得到高精度数字化信号值。

有益效果：

本实用新型提供了一种应力波信号调理装置，该装置以高阶贝塞尔滤波器设计为核心，结合相关模块，对前端压电传感器采集的微弱信号进行放大、滤波、变换，最终将传感器最初的输出信号调理成能被测量所利用的信号，该种应力波信号调理装置具有波形保持特性好、采样精度高，相位线性度优，幅度特性平坦稳定度高，温漂小，功耗低的优点，用于锚杆锚固无损检测中对应力反射波信号的调理。

附图说明

图1为系统框图

图2为贝塞尔基本滤波单元

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型内容作进一步的阐述，但不是对本实用新型的限定。

实施例

如图1所示：

一种应力波信号调理装置，包括恒流源电路1、压电传感器2、隔直电路3、交流放大电路3、滤波电路4、差分转换电路6、A/D转换电路7、CPLD控制电路8；

恒流源电路1与压电传感器2、隔直电路3分别连接，隔直电路3与交流放大电路4、滤波电路5依次连接，并与恒流源电路1组成信号调理装置的主要部分，滤波电路5通过CPLD控制电路8与差分转换电路6和A/D转换电路7分别连接；

所述的滤波电路为高阶贝塞尔滤波器。

恒流源电路1给压力传感器2提供恒定的电流，使得压力传感器2以标准电压信号输出，保证了将压力传感器2接受到的应力波信号转化为可处理的电压信号。

压电传感器2输出的电压信号，经过隔直电路3去除信号中的直流成分，滤出直流成分。

滤波器5在保证增益的情况下，可以使滤出直流成分的信号的信号得到近似恒定的增益和群延时，从而保证对信号相位信息的后续处理更精确，满足弱信号调理要求。

差分转换电路6将采集滤波得到的单端信号转换为差分信号，保证信号的完整性，提高系统采用样的精度，有源滤波后的信号通过该电路转换为差分信号。