專利名稱：一種模擬壓電傳感器的電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及模擬傳感器，尤其涉及一種模擬壓電傳感器的電路。
背景技術(shù)：
壓電傳感器采用某些物質(zhì)，例如石英，受到外力作用時，不僅幾何尺寸會發(fā)生變化，而且內(nèi)部會被極化，表面產(chǎn)生電荷，進而有電壓產(chǎn)生；當(dāng)外力去掉時，又重新回到原來的狀態(tài)。這就是壓電傳感器的壓電效應(yīng)。而與壓電效應(yīng)相反，如果將具有壓電效應(yīng)的物質(zhì)至于電場中，其幾何尺寸也會發(fā)生變化，這種由于外電場作用導(dǎo)致物體機械變形為逆壓電效應(yīng)。 簡化的壓電傳感器如圖IA所示，有兩個柔性的第一金屬板I和第二金屬板2，兩個金屬板之間為壓低材料3,給壓電傳感器施加電壓。右邊的第二金屬板2同時緊靠耗材腔，用來接受耗材產(chǎn)生的壓力。耗材腔4中可以是氣體或液體性質(zhì)的耗材，可以把自身的壓力傳給壓力傳感器。當(dāng)給壓力傳感器施加電壓時，逆壓電效應(yīng)使壓力傳感器發(fā)生形變?nèi)鐖DIB所不，第一金屬板I和第二金屬板2向腔內(nèi)擠壓。受擠壓的第一金屬板I受到腔內(nèi)壓力作用又向外擴張如圖IC所示。如果我們給壓電傳感器施加電壓一段時間后去掉電壓，壓電傳感器的類似電容的兩極會存儲電荷保持電壓。剛開始因為逆壓電效應(yīng)傳感器會發(fā)生形變，又因為壓電效應(yīng)導(dǎo)致壓電傳感器極化電壓出現(xiàn)；極化電壓改變原有電壓致使形變反向，反向的形變產(chǎn)生另一個方向的極化電壓，這樣循環(huán)下去，直到能量消耗完。這個過程中壓電傳感器來回振蕩，電壓也會出現(xiàn)振蕩。給壓電傳感器施加激勵電壓如圖2所示，先給壓電傳感器施加一個電壓，經(jīng)過時間T后，去掉激勵電壓，由于壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)作用可以看到B端的電壓出現(xiàn)振蕩，振蕩的頻率由傳感器的物理特性決定。B端的上升情況則由傳感器的電容特性決定。由于傳感器特殊的物理結(jié)構(gòu)，其充放電特性并不簡單等同于一個電容。這種壓電傳感器通常應(yīng)用在一些儀器的耗材上，儀器的制造商在耗材上裝配自己的傳感器，相應(yīng)的儀器要檢測傳感器的電學(xué)特性，通過檢測的才可以使用。這樣用戶必須頻繁更新耗材，而且無法回收利用，提高了用戶的使用成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于針對現(xiàn)有技術(shù)中儀器的耗材上安裝的壓電傳感器容易無效，需要頻繁更換耗材的缺陷，提供一種有效使用時間長，無需更換的模擬壓電傳感器的電路。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種模擬壓電傳感器的電路，包括諧振網(wǎng)絡(luò)和與其連接的電阻電容網(wǎng)絡(luò),其中，所述諧振網(wǎng)絡(luò)，接入激勵信號，用于模擬壓電傳感器的振蕩特性；
所述電阻電容網(wǎng)絡(luò)，用于模擬傳感器的電容特性。本發(fā)明所述的模擬壓電傳感器的電路中，所述諧振網(wǎng)絡(luò)包括電壓監(jiān)測電路，接入激勵信號，用于監(jiān)控激勵信號的變化，當(dāng)激勵信號符合諧振出現(xiàn)的條件時，輸出啟動信號，用于啟動振蕩器工作；振蕩器，用于輸出諧振信號；反饋電路，用于把所述振蕩器輸出的諧振信號耦合到激勵信號上。本發(fā)明所述的模擬壓電傳感器的電路中，所述諧振網(wǎng)絡(luò)包括電阻、電容和場效應(yīng)管，不包括電感。本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是本發(fā)明用諧振網(wǎng)絡(luò)模擬壓電傳感器的振蕩特性；用電阻電容網(wǎng)絡(luò)模擬傳感器的電容特性，所構(gòu)成的模擬壓電傳感器的電路可替代壓電傳感器，大大延長了有效使用時間，而無需更換，節(jié)約了成本。


下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中圖IA是本發(fā)明實施例簡化的壓電傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖IB是本發(fā)明實施例簡化的壓電傳感器產(chǎn)生逆壓電效應(yīng)使壓力傳感器發(fā)生形變的不意圖；圖IC本發(fā)明實施例簡化的壓電傳感器中金屬板受到腔內(nèi)壓力作用又向外擴張的示意圖；圖2是本發(fā)明實施例模擬壓電傳感器的電路的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明實施例模擬壓電傳感器的電路中諧振網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明實施例模擬壓電傳感器的電路中諧振網(wǎng)絡(luò)的電路圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。如圖2所示，本發(fā)明實施例的模擬壓電傳感器的電路可替代壓電傳感器，大大延長了有效使用時間，而無需更換，解決了耗材的壟斷以及回收利用，節(jié)約了成本。本發(fā)明實施例的模擬壓電傳感器的電路包括諧振網(wǎng)絡(luò)10和與其連接的電阻電容網(wǎng)絡(luò)20，其中，諧振網(wǎng)絡(luò)10，在圖2所示的諧振網(wǎng)絡(luò)10的A端接入激勵信號，本發(fā)明的一個實施例中，該激勵信號為電壓信號(交流電)，諧振網(wǎng)絡(luò)10用于模擬壓電傳感器的振蕩特性；
電阻電容網(wǎng)絡(luò)，用于模擬傳感器的電容特性。如圖2所示的B端用于輸出模擬壓電傳感器的輸出信號。本發(fā)明的一個實施例中，如圖3所示，諧振網(wǎng)絡(luò)10具體包括電壓監(jiān)測電路11，接入激勵信號，用于監(jiān)控激勵信號的變化，當(dāng)激勵信號符合諧振出現(xiàn)的條件時，輸出啟動信號，用于啟動振蕩器工作；振蕩器12,用于輸出諧振信號；
反饋電路13，用于把振蕩器輸出的諧振信號耦合到激勵信號上。諧振網(wǎng)絡(luò)10中的電壓監(jiān)測電路11、振蕩器12和反饋電路13采用常見的集成電路模塊，由于電感體積較大不容易集成，故本發(fā)明實施例中諧振網(wǎng)絡(luò)10不包括電感，只包括電阻、電容和場效應(yīng)管，這些在集成電路中很容易實現(xiàn)。如圖4是本發(fā)明實施例諧振網(wǎng)絡(luò)10的具體實現(xiàn)電路，通過電流源i輸出激勵信號，給電容C充電，且作為比較器“+”輸入端的輸入信號，與比較器的輸入端的基準(zhǔn)電壓Vref進行比較,例如在輸入信號小于基準(zhǔn)電壓時，輸出低電平，在激勵信號的電壓大于基準(zhǔn)電壓Vref時，比較器的輸出信號輸出高電平,使開關(guān)S閉合，電容放電，放電完成后，電流源i繼續(xù)給電容充電，然后放電，不斷循環(huán)往復(fù)，形成振蕩。比較器的輸出端輸出的高低電平經(jīng)過分頻進行分頻，分頻器輸出的頻率f = i/(2C * Vref)。
應(yīng)當(dāng)理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進或 變換，而所有這些改進和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種模擬壓電傳感器的電路，其特征在于，包括諧振網(wǎng)絡(luò)和與其連接的電阻電容網(wǎng)絡(luò)，其中， 所述諧振網(wǎng)絡(luò)，接入激勵信號，用于模擬壓電傳感器的振蕩特性； 所述電阻電容網(wǎng)絡(luò)，用于模擬傳感器的電容特性。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的模擬壓電傳感器的電路， 其特征在于，所述諧振網(wǎng)絡(luò)包括 電壓監(jiān)測電路，接入激勵信號，用于監(jiān)控激勵信號的變化，當(dāng)激勵信號符合諧振出現(xiàn)的條件時，輸出啟動信號，用于啟動振蕩器工作； 振蕩器，用于輸出諧振信號； 反饋電路，用于把所述振蕩器輸出的諧振信號耦合到激勵信號上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的模擬壓電傳感器的電路，其特征在于，所述諧振網(wǎng)絡(luò)包括電阻、電容和場效應(yīng)管，不包括電感。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種模擬壓電傳感器的電路，包括諧振網(wǎng)絡(luò)和與其連接的電阻電容網(wǎng)絡(luò)，其中，諧振網(wǎng)絡(luò)，接入激勵信號，用于模擬壓電傳感器的振蕩特性；電阻電容網(wǎng)絡(luò)，用于模擬傳感器的電容特性。本發(fā)明的模擬壓電傳感器的電路可以替代壓電傳感器，大大延長了有效使用時間，而無需更換。
文檔編號H03H11/02GK102739192SQ20121020534
公開日2012年10月17日 申請日期2012年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月20日
發(fā)明者劉桂云, 吳介豫 申請人:輝芒微電子(深圳)有限公司