專利名稱：壓電傳感器的模擬電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及傳感器，更具體地說，涉及一種壓電傳感器的模擬電路。
背景技術(shù)：
壓電傳感器是利用某些電介質(zhì)受力后產(chǎn)生的壓電效應(yīng)制成的傳感器。所謂壓電效應(yīng)是指某些電介質(zhì)在受到某一方向的外力作用而發(fā)生形變(包括彎曲和伸縮形變)時，由于內(nèi)部電荷的極化現(xiàn)象，會在其表面產(chǎn)生電荷的現(xiàn)象。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)。與壓電效應(yīng)相反，如果將具有壓電效應(yīng)的物質(zhì)置于電場中，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1所示，包括第一端口 A、第二端口 B、壓電材料D以及設(shè)置在壓電材料兩側(cè)的金屬板C。激勵電壓從第一端口 A和第二端口 B輸入壓電傳感器，如果給壓電傳感器施加一段時間的電壓后去掉電壓，壓電傳感器的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)，壓電傳感器會發(fā)生形變，之后又因為壓電效應(yīng)導(dǎo)致壓電傳感器極化電壓出現(xiàn)；耗材中的壓力作用致使壓電傳感器的形變反向，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作用，極化電壓也會出現(xiàn)震蕩。給壓電傳感器施加如圖2所示的激勵電壓，在給壓電傳感器施加一個激勵電壓后經(jīng)過時間T，去掉第二端口 B的激勵電壓，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)震蕩，震蕩的頻率由壓電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。由于壓電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壓電傳感器，相應(yīng)的儀器要檢測壓電傳感器的電學(xué)特性來檢測耗材是否充足、是否可以繼續(xù)使用。每次對耗材的檢測，都會消耗耗材，當(dāng)耗材偏少時則無法通過檢測，儀器將無法再繼續(xù)使用剩余的耗材，造成耗材壽命的縮短以及耗材的浪費。并且，對于耗材用盡的儀器將無法進行回收再利用。這樣，用戶必須頻繁更新耗材，儀器的制造商也可以實現(xiàn)該耗材的壟斷，從而提高用戶的使用成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對壓電傳感器在實際應(yīng)用中造成儀器耗材壽命的縮短、儀器耗材的浪費以及對于耗材用盡的儀器將無法進行回收再利用，從而提高了用戶的使用成本的缺陷，提供一種壓電傳感器的模擬裝置，所述模擬裝置在實際應(yīng)用中，使儀器能夠充分利用其耗材， 增長耗材壽命，以及對于耗材用盡的儀器能夠進行回收再利用，從而降低用戶的使用成本。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種壓電傳感器的模擬電路，包括第一激勵信號端和第二激勵信號端，以及并聯(lián)在所述第一激勵信號端和第二激勵信號端之間的諧振電路和充放電電路；其中，所述諧振電路包括第一電容、與所述第一電容串聯(lián)的第二電容和并聯(lián)在所述第二電容兩端的電感；所述充放電電路包括串聯(lián)的第一電阻、第三電感、第二電阻和第四電容，并聯(lián)在所述第一電阻和所述第三電感串聯(lián)整體兩端的第五電感，柵極連接所述第一激勵信號端、漏極連接于所述第二電阻和所述第四電容的節(jié)點、源極連接所述第二激勵信號端的功率管，以及正極、負極分別連接所述功率管的源極和漏極的二極管。本發(fā)明的壓電傳感器的模擬電路，所述諧振電路產(chǎn)生諧振信號的頻率的表達式為
權(quán)利要求
1.一種壓電傳感器的模擬電路，包括第一激勵信號端(100)和第二激勵信號端(200)， 其特征在于，所述壓電傳感器的模擬電路還包括用于模擬壓電傳感器的震蕩特性產(chǎn)生諧振信號的諧振電路(300)和用于模擬壓電傳感器的電容特性的充放電電路(400)，所述諧振電路(300)和充放電電路(400)并聯(lián)在所述第一激勵信號端(100)和第二激勵信號端 (200)之間；其中，所述諧振電路(300)包括第一電容(301)、與所述第一電容(301)串聯(lián)的第二電容(302)和并聯(lián)在所述第二電容(302)兩端的電感(303)；所述充放電電路(400)包括串聯(lián)的第一電阻(401)、第三電感(402)、第二電阻(403)和第四電容(404)，并聯(lián)在所述第一電阻(401)和所述第三電感(402)串聯(lián)整體兩端的第五電感(405)，柵極連接所述第一激勵信號端(100)、漏極連接于所述第二電阻(403)和所述第四電容(404)的節(jié)點、源極連接所述第二激勵信號端(200)的功率管(500)，以及正極、負極分別連接所述功率管(500) 的源極和漏極的二極管(600)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電傳感器的模擬電路，其特征在于，所述諧振電路(300)產(chǎn)生諧振信號的頻率的表達式為=/ = 2^C2 ;其中，L為所述電感(303)的電感值，C2為所述第二電容(302)的電容值；所述壓電傳感器的模擬電路用于模擬裝配在儀器上、對儀器的耗材的使用情況進行檢測的壓電傳感器，所述諧振信號的頻率與裝配了所述壓電傳感器的模擬電路的儀器的耗材的壓力對應(yīng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的所述壓電傳感器的模擬電路，其特征在于，所述壓電傳感器的模擬電路集成于PCB板上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種壓電傳感器的模擬電路，包括第一激勵信號端、第二激勵信號端、并聯(lián)在第一激勵信號端和第二激勵信號端之間的諧振電路和充放電電路。壓電傳感器的模擬電路通過其諧振電路模擬了壓電傳感器的震蕩特性，通過其充放電電路模擬了壓電傳感器的充放電特性，使得壓電傳感器的模擬電路能夠模擬在壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)作用下產(chǎn)生的震蕩信號并輸出儀器檢測，從而控制儀器即使在耗材較少的情況下也能繼續(xù)使用耗材，使得儀器的耗材能夠得到充分使用、不造成浪費，增長耗材壽命，以及對于耗材用盡的儀器能夠進行回收再利用，解決了儀器生產(chǎn)廠商對耗材的壟斷，降低用戶的使用成本。
文檔編號H01L41/04GK102496681SQ20111038650
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月29日
發(fā)明者劉桂云, 吳介豫, 鮑奇兵 申請人:輝芒微電子(深圳)有限公司