本技术涉及用于低频电荷信号放大电路,主要用于电容结构的次声声学传感器的电荷放大等,属于电学。
背景技术:
1、一般电学信号频率越低时,电容产生的输出阻抗变得越大,尤其是次声波传感器敏感电容一般不大于500pf,高动态范围的次声传感器电容一般不大于100pf;电信号频率下限在0.001hz时,产生的输出阻抗高达10000gω以上,一般阻抗变换电路输入阻抗最高可达1000g左右;在信号下限频率时信号损失较大,另外特别是低频1/f噪声频率越低越大,导致信噪比很低,无法对信号进行放大处理。
2、目前,声学传声器对声压信号的频率要求都很高,很难做到频率0.001hz及以下的测量要求;因此,现有技术难以满足次声波频率尤其是低频声压测量要求。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的上述不足,本实用新型的目的在于提供一种低频电荷放大电路,解决次声波频率尤其是低频声压测量要求。
2、实现上述目的,本实用新型采用如下技术方案实现:
3、一种低频电荷放大电路,其特征在于,包括依次连接的rc震荡电路、lc电桥平衡电路、相敏检波电路和放大电路;
4、其中,所述rc震荡电路用于产生高频率载波并加载到传感器电容上;
5、所述lc电桥平衡电路用于获得随传感器电容变化的调幅波;
6、所述相敏检波电路用于得到被调制的低频信号;
7、采用调幅式输出电路来测量传感器电容量的慢变化,将高频载波加载到传感器电容上。
8、进一步,所述lc电桥平衡电路包括头电容s和c4、标定电容c3和倍增器t1的线圈;标定电容c3、电容c4并联,一端接倍增器t1的端点,另一端接头电容s和接点;接头电容s的另一端接倍增器t1的另一端;
9、当倍增器线圈电感量完全相等(倍增器34和45端电感相等),头电容s无电容差时,桥式平衡电路输出电压为0;
10、当头电容s产生电容差值时,输出对应幅值的高频信号。
11、进一步,所述相敏检波电路包括半波整流电路、减法调零电路和检波电路;其中,半波整流电路由检波二极管1n5817构成整流桥,成为单边高频调制波,具有信号波鉴相功能;所述减法调零电路由可变电阻w1、电桥平衡电路和二极管检波电路构成,通过调节可变电阻w1,可调节输出的电压偏置用于消除输出偏置电压;所述检波电路包括检波电容c5和r9,用于滤除高频载波,得到被调制的低频信号。
12、进一步,所述检波电容c5为0.1uf。
13、本实用新型低频电荷放大电路用于电容结构的次声声学传感器的电荷放大,例如次声波传感器/基于电容结构的低频放大电路等。采用调幅的原理,将传感器电容作为电容电桥的一臂;当头电容没有受到压力波信号作用时,电桥处于平衡状态;当头电容有压力波信号作用时,传感器电容发生变化,电桥平衡改变;电桥的输出端即可得到随电容变化的调幅波,调幅波经电压放大,并经过解调器解调,即可得到次声频段的电压信号输出。
14、相比现有技术,本实用新型具有如下有益效果:
15、1、本实用新型可对甚低频信号进行拾取并进行放大处理,尤其适合电容类传感器因低频输出阻抗较大,解决一般阻抗变换电路无法对次声波等低频信号进行放大处理等问题。
16、2、该实用新型可应用于电容式传感器对0.001hz以下的低频信号进行放大处理,满足大气环境中低频声波信号的拾取,对地震、大型爆炸产生的次声波进行监测,从而实现预警及应急响应等。
17、3、该电路还可应用于电容式传感器,实现实现位移、静压等测量。
1.一种低频电荷放大电路,其特征在于,包括依次连接的rc震荡电路、lc电桥平衡电路、相敏检波电路和放大电路;
2.根据权利要求1所述低频电荷放大电路,其特征在于,所述lc电桥平衡电路包括
3.根据权利要求1所述低频电荷放大电路,其特征在于,所述相敏检波电路包括半波整流电路、减法调零电路和检波电路;其中,半波整流电路由检波二极管1n5817构成整流桥,成为单边高频调制波,具有信号波鉴相功能;所述减法调零电路由可变电阻w1、电桥平衡电路和二极管检波电路构成;通过调节可变电阻w1,可调节输出的电压偏置用于消除输出偏置电压;所述检波电路包括检波电容c5和r9,用于滤除高频载波,得到被调制的低频信号。
4.根据权利要求3所述低频电荷放大电路,其特征在于,所述检波电容c5为0.1uf。