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正反馈谐振电路的选频特性能使压电片工作在最佳谐振频点

2014/4/8 15:45:43点击:

另外还由于压电片的谐振49频点不止一个,LC正反馈谐振电路的选频特性能使压电片工作在最佳谐振频点[31]

4-5压电片幅频特性图第二部分主要功能是给压电陶瓷片提供驱动,此部分由L2C2和压电片以及变压器的初级构成,由于输入是由压电片谐振频点(正反馈电路产生)的正弦波经由MOS管放大后得到的,所以此振荡电路的振荡频点是由输入控制的,又因为压电片的Q值比较小(且在谐振频点之前压电片是呈容性的),所以比较不容易起振,所以在压电片之前由L2C2构成的谐振电路可以看作是先起振,起振之后的L2C2构成的LC并联谐振电路可以看作是一个外部振荡源去激励压电片起振。

1LQRC(4-10)适当的增大LC会使谐振电路更加容易起振,因为这里实验用的压电片工作在谐振频率的时候可以等效为一个电感,电感大概值是5mH

所以对于L2C2值得选取,L2的值不能太小,太小电感值会使电路Q值偏小,使得电路起振比较难,另外L2C2组成的谐振电路的谐振频点因该尽量向压电片的谐振频率靠近,相差太大输入放大后的载波功率就会有较大衰减[32]

前面已经提到整个信号调制驱动电路的作用是产生正弦波驱动压电片振动并把希望传递的信号调制到压电片上,本课题信号的调制方式在这里采用的调制方式是ASK调制,通过开关PWM波来实现ASK的高低电平调制。

在采用传统ASK50调制的情况下,在一位数据位的持续时间内只会存在高、低两种电平,但是对于本课题来说,采用这种传统的调制方式是行不通的,这是由于从物理结构上来看,压电片从振动状态到停止振动是需要一定时间的,换句话来说就是存在着余振,正是由于压电片的余振,在每一位的调制结束时,如果调制的是高电平接下来的一位又是低电平,那么在这一位低电平的开头就会出现持续一定时间的高电平,这种情况无疑会对以后检测出正确的信号造成很大的影响。

所以针对这种情况,这里对ASK调制方式做了一定的修改,这里约定无论原本调制是高电平或是低电平,在它们这一位数据位的位持续时间内都会出现一定时间的载波持续时间,只是高电平的载波持续时间比低电平更长一些,同时保证除去每一位的载波调制时间后压电片的余振时间比这一位的剩余的位时间更短。

采用这样的调制方式以后,不仅回避了压电片的余振现象,另外由于整体上来看调制的高电平持续时间更短,有利于较小功耗。

在检测信号的时候,也只需要区分出每位高电平的长短即可检测出信号来,在软件上实现起来也比较简单。

采用改进调制方式后的波形图如图4-6上方波形所示。

4-6驱动和检波信号波形图4.2.2信号检测电路分析由LED产生的光发射以后,经由压电陶瓷片回波调制后,由一个光敏三极管接收,接收到的信号波形如图4-7所示。

通过观察接收到的信号可以发现,接收到的信号与我们想要拿来检测处理的方波信号有很大差距,造成这种情况的主要原因是压电片本身机械振动是存在的起振和停振时间,信号检测电路的作用就是要从接受到的不规律的接收信号中恢复出我们本来所调制的方波信号。

信号检测电51路流程示意图如图4-8所示。

4-7接收信号波形图图4-8检测电路流程图()隔直放大电路从图4-7可以看出,接收到的信号峰峰值只有几十毫伏,在这个量级上处理信号是比较困难的,所以在对信号进行包络检波之前,需要对信号进行放大。

另外接收信号中还包含一个几百毫伏的直流分量,所以在这里需要加一个电容把这个直流分量滤除掉。

隔直放大电路如图4-9所示。