用于壓電料位計的微弱信號檢測電路設計

劉 溢，張曉菲，孫富韜，盧 超

（北京航天計量測試技術研究所，北京 100076）

1 引 言

壓電料位計是利用壓電效應和逆壓電效應實現(xiàn)物料監(jiān)測的一類料位計，具有結構簡單、可靠性高、無磨損、自清潔、無需標定、即插即用等諸多優(yōu)點。 但其輸出為微弱電荷信號，通常為nC 級，容易受外界干擾；當料位松動時，容易產(chǎn)生“虛假”料位信號；對后端檢測電路的性能要求高，需要正負電源供電，電路復雜。 基于此，設計了一種用于壓電料位計的微弱信號檢測電路，能夠實現(xiàn)單極性電源供電處理交流信號；消除因料位松動造成的輸出抖動等虛假報警，實現(xiàn)料位的準確監(jiān)測；具備靈敏度調節(jié)功能，可以根據(jù)不同物料的阻尼特性，有針對性地設置動作閾值；可以根據(jù)用戶需要，設置輸出電平極性，提高了料位計的靈活性和適應性。

2． 微弱信號檢測電路設計

2．1 總體方案設計

壓電料位計由以壓電換能器為核心的傳感器和后端驅動檢測電路構成。 其工作原理為：在壓電換能器驅動下，料位計振動桿發(fā)生共振；當有物料覆蓋振動桿探頭時，對其產(chǎn)生阻尼，使其振幅減弱，料位計輸出電荷信號隨之減小；檢測電路監(jiān)測此變化，并與閾值比較，轉換為標準開關信號輸出，完成料位檢測。

微弱信號檢測電路主要由防積分飽和電荷放大器、帶通濾波器、精密檢波電路、兩級比較電路和邏輯控制電路五個部分構成，如圖1 所示。 電荷放大器將料位計輸出的微弱電荷信號轉換為電壓信號輸出，同時實現(xiàn)阻抗匹配；……