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LVDT定位传感器中非线性问题解决方法

2014-09-19 10:56
seele_jin
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  自上个世纪初 AM 无线电广播传输的兴起,振幅解调技术就一直存在。无论在模拟域还是数字域,都存在可从信号中提取振幅信息的众多解决方案。此外,解调进程不仅能提取信号的振幅,同时也能提取传感器输出信号相对于传感器激励的相位信息。前一种解调技术被称为异步解调,而后一种技术则被称为同步解调。

  根据上述定义,本文的侧重点将限定在一个特定的振幅-提取技术类别,即数字异步振幅解调。

  为什么这一小类技术至关重要呢?随着德州仪器 (TI) LBC8LV 工艺等混合信号集成电路(IC) 高级制造技术的问世,我们可使用混合信号信号处理器为各种类型的-传感器提供支持。采用此类传感器时,信号调节一部分在模拟域中进行,一部分在数字域中进行。虽然信号调节架构已具有量化功能,但如果设计得当,这类器件能够带来灵活性,为大多数传感器应用提供足够的准确度。应用工程师能够轻松为其特定应用方案定制信号调节器,从而可加速其产品开发进程。

  TI 推出的 PGA450-Q1 就是混合信号信号调节器的典型范例,可用于超声波停车辅助应用中采用的汽车传感器。具体而言,该信号调节器先使用放大器将电信号放大,然后再使用数字异步振幅解调技术提取信号振幅。

  数字异步振幅解调技术

  探讨数字异步振幅解调技术的两种方法:峰值法和均值法。

  峰值法

  在本异步解调方法中,可提取每个频率周期的传感器输出信号峰值,也就是说,该过程将在底层载波信号的频率下使信号及时离散。

  如果我们已经知道了底层信号的频率(通常都是这样的),而且如果信号呈正弦波(这是典型的高频率激励信号),则提取的峰值就是每个周期中正弦波的振幅。也就是说,第 n 个载波频率周期的峰值可以表达为下列数学式:

  PGA450-Q1 可实施峰值解调法。

  均值法

  采用异步解调法时,可首先对传感器信号进行整流。整流输出随后使用低通滤波器进行滤波。等式 1 中描述的信号全波整流输出用数学式表达为:

  其中 u(t) 是振幅等于 1、频率等于ωC 的方波。

  因此,整流后的输出可以表达为:

  然后使用增益为 0dB、截止频率为ωC 的低通滤波器对整流输出进行滤波,滤波后的输出可表示为:

  公式 6 表示可使用这种方法提取信号。

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