专利名称：用于传感器及放大器的原位测试的全功能测试的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及用于传感器及相关放大器的原位测试的装置和方法，特别涉及用于 反应传感器及所述传感器的放大器的测试的装置和方法，还涉及传感器和构成换能器的 放大器。
背景技术：
传感器及换能器广泛用在需要测量、收集或分析物理特性的用于数据采集的系 统中。特性的测量和收集能被用于立即使用或用于统计目的和分析，并且还能进一步用 于监测或评价目的。
为了能够利用感应到的信号，可以对信号本身应用某种调节。因此传感器应理 解为感应元件，且换能器通常指的是感应元件和用于以可用方式对感应到的信号进行调 节和传递的装置，如前置放大器电路，并且在本文中这就是术语换能器的含义。
在这种领域中的传感器能基于若干不同的元件以及原理，例如压电的，压阻 的，电容的或者磁电阻的。
在仪表化及其它领域的使用中通常最为重要的是，包含有传感器、换能器以及 相关装备的系统能进行现场测试，以便对于可信赖信息的收集高度可靠。为实现该目的 已进行了若干尝试。
WO 95/06259及US 5753793中公开了一种系统，其中压电换能器从发电机中退 出并且分析产生的换能器的振铃。这种直接的方法能工作于可将感应设备置于振荡状态 的系统中，但是换能器系统的特征不完整且应用中所需的控制系统需要进行单独安装。
WO 86/04137中公开了一种包括共同建立的主要及辅助换能器的系统。辅助压 电换能器能被引入的电信号供给能量并因此产生要由主要压电换能器拾取的机械激励。 差分信号就是测量得到的信号，并且在没有信号或是故障信号的情形中，所述换能器易 受到外界影响。这种系统将需要相当多的专用硬件和常规电路两倍的电缆。
US 6698269公开了一种用于换能器测试的系统，借助于连接到用于测试的传感 器-放大器接点的内置测试信号发生器以及借助于将放大器断开以分析换能器。该系统 基于借助发生器产生合适的电信号而将传感器元件退出的想法。原位的前置放大器没有 进行测试，并且系统的实施以及控制都是仍待解决的问题。
US 5400297公开了一种方法和系统，其用于将测试信号通过相对小的电容器注 入用于声学设备及传感器的前置放大器入口的节点。该系统需要除了带有普通信号电缆 之外还带有极高质量电缆的单独接点，其尽管也适用于电荷类型传感器，但主要设计用 于电容电压式传感器。发明内容
基于这样的背景，本发明的目的是提供一种装置及方法，其用于测试及描述完 整的传感器系统，换能器系统和放大器系统的特征，该装置和方法解决了现有技术中的问题和争论点，且同时提供了迄今未见的传感器以及不带有现有技术中相关额外附件、 电缆及装备的相关电路的详细特征。本发明提供了用于从中央控制单元远程测试换能器 阵列的装置及方法。由于换能器本身的集成度更高，本发明在使用中更简单且通用。本 发明的原理大体上依赖于换能器中感应元件的阻抗测试，其借助于用于感应元件调节的 放大器电路。通过将适合的测试信号引入传感器-调节前置放大器中，可以分析传感器 以及调节前置放大器的电特性，其中传感器或作为反馈电路的一部分或者以增益依赖的 方式进行连接。所述引入通过从外部控制源及外部测试发生器产生的电流来调制在换能 器输出终端上的电流而发生。外部控制源在换能器输出终端上的电流调制可以被拾取并 在嵌入在换能器中的模式控制电路中解码。通过外部测试信号在换能器输出终端上的电 流调制在能够作为前置放大器中的电压测量电流的电路中反映，在该电路中可得到源于 测试发送信号的残余电流。模式控件控制开关，所述开关判断测试信号是否路由至前置 放大器的输入端，以用于完整的换能器及相关电路的测试。可应用的传感器的示例可以 是但并不限于电容的，磁阻的，感应的及压电的传感器和处于电荷或电压输入模式的双 线或者三线或多线型的前置放大器。下面将详细描述示意形式的结构及一些代表性实施 例。
图1是双线电荷耦合装置的示意图，包括传感器、前置放大器、电缆阻抗、电 流源以及到分析器输入端的接线。
图2是三线电压耦合装置的示意图，包括传感器、前置放大器、电缆阻抗、恒 压源、电流源以及到分析器输入端的接线。
图3以示意形式示出了本发明披露的换能器实施方式的家族图，不过其他的实 施方式也可以适用。项目1和2对应于两个详细描述的实施例。
图4是本发明的功能图，其中示出了本发明的基本元件及其相互连接。
具体实施方式
图1展示了图3中项目1的示意图，其中表示出能够描述本发明的该实施例所需 的一个示例换能器以及附加电路。传感器PEl是压电型，由其电荷灵敏度Q及Zpel表 征。换能器工作在本领域技术人员都知道的电荷模式。传感器PEl耦合到带有反馈电容 Cl的运算放大器Ul的反相输入端。偏压VREFl通过R3反馈到放大器Ul的非反相输 入端。这样就构成了基本的电荷耦合换能器。本领域众所周知，放大器的电源可以是从 电流发生电路产生的恒定电流Is。通过这种方式，来自传感器PEl的信号由放大器Ul放 大，且作为叠加了从电流馈电Is产生的电压的电压呈现在输出端。本实施例的特征在于 双线电荷恒流线路驱动型换能器，其带有作为感应元件的压电加速度计，在图3的结构 图中作为项目1也示出了。传递函数是
Q是C/Unit中的电荷灵敏度
Rc是电缆串联电阻
Cc是电缆电容
在INPUTl处的Vin电压与换能器经过电缆阻抗后的输出相等。
ω = 2 · Ji ·频率
电流流入Ul上的OUT，给Ul提供电源，且残余电流流过电流测量电路R，在 终端CM上作为成比例的电压得到。当电流信号坛由发生器提供且与电源电流Is叠加 时，所述电流测量电路R在终端CM上作为叠加的电压得到它。当开关2将耦合电容C2 与地GND连接，换能器工作在普通模式。当开关2位于交替的测试模式位置，从叠加 的Is与Ig得到的电压通过耦合电容C2连接到放大器Ul的非反相输入端。由于耦合电 容C2将过滤掉直流分量，只有交流电信号才可到达放大器Ul上的非反相输入端。该模 式的传递函数是
权利要求
1.一种用于换能器测试的方法，所述换能器包括感应元件以及相关的调节前置放大 器，所述方法借助于将测试信号引入所述前置放大器的输入端，其特征在于，所述测试 信号伴随着在相同的换能器终端叠加并构成测试发送信号的控制信号，并且所述控制信 号在所述前置放大器的局部电路进行解码且使得所述测试信号能够路由到所述前置放大 器的所述输入端，因此可从远程位置详细分析所述换能器的电特性。
2.如权利要求1所述的用于换能器测试的方法，其特征在于，所述测试发送信号经由 所述换能器的输出终端引入且叠加在所述换能器的输出终端上。
3.如权利要求1或2所述的用于换能器测试的方法，其特征在于，所述测试发送信号 从中央发生器远程地引入。
4.如权利要求1-3中任一项所述的用于换能器测试的方法，其特征在于，基于解码后 的控制信号对所述测试发送信号进行解码且将所述测试信号路由到所述前置放大器的输 入端。
5.如权利要求1-4中任一项所述的用于换能器测试的方法，其特征在于，所述测试信 号路由到所述前置放大器的非反相输入端。
6.—种装置，包括传感器以及相匹配的调节前置放大器，其特征在于，所述调节前 置放大器包括附加电路，以便能够对包括测试信号及测试发送信号序列的测试发送信号 的接受和解码进行自支持，并将解码后的测试信号按照解码后的测试发送信号序列路由 到所述调节前置放大器的输入终端。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述前置放大器的电源是恒流源且所述前 置放大器的输出信号与所述恒流源叠加。
8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述前置放大器的电源是恒压源且所述输 出信号与所述恒压源分开连线。
9.如权利要求6-8中任一项所述的装置，其特征在于，包括测试信号以及测试序列信 号的所述测试发送信号能从远程中央测试发生器产生。
10.如权利要求6-9中任一项所述的装置，其特征在于从所述远程中央测试系统产生 的所述远程测试信号及所述远程测试序列信号与所述输出信号叠加。
全文摘要
本发明提供一种用于换能器原位试验的方法和装置，所述换能器包括感应元件以及相关的调节前置放大器。本发明能借助于换能器电路更高的集成度来评价整个换能器的特征。可以从远程中央位置执行测试而不需要附加的电线，并且同时换能器处于工作环境中。测试通过在换能器输出信号的电线上将测试信号与测试序列控制信号叠加，因此提供灵活性又不失简便性。基于来自远程测试发生器的发送信号，测试发送信号通过换能器中的附加电路解释并且被路由到调节前置放大器的输入端，并且由测试信号产生的信号能在远程分析系统中进行分析以完成被测换能器的质量测试。
文档编号H04R29/00GK102027339SQ200980117343
公开日2011年4月20日 申请日期2009年5月12日 优先权日2008年5月13日
发明者L·M·克弗伊德, M·克克伦德 申请人:布吕尔和基艾声音和震动测量公司