一种弱耦合谐振式传感器的能量守恒闭环控制装置的制作方法

技术特征：
1.一种弱耦合谐振式传感器的能量守恒闭环控制装置，其特征在于：由弱耦合谐振器（1）、第一、二谐振单元振幅信号提取回路（4
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1）和（4
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2）、数字锁相环模块（2）、能量守恒闭环控制模块（3）、数模转换器（5）组成；其中弱耦合谐振器（1）上的两个检测结构分别与第一、二谐振单元振幅信号提取回路（4
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1、4
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2）的信号输入端相连接；所述第一、二谐振单元振幅信号提取回路（4
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1、4
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2）的信号输出端分别与能量守恒闭环控制模块（3）的信号输入端相连接；其中第一谐振单元振幅信号提取回路（4
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1）的频率信号输出端与数字锁相环模块（2）的信号输入端相连接；数字锁相环模块（2）的输出信号与能量守恒闭环控制模块（3）的输出信号相乘后经数模转换器（5）转换为模拟信号后施加至弱耦合谐振器（1）的两个谐振单元的驱动结构；弱耦合谐振系统的整体振动能量可以通过将第一、二谐振单元振幅信号提取回路（4
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1、4
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2）的输出信号进行平方后求和得到，并且由能量守恒闭环控制模块（3）稳定在固定参考值。2.如权利要求1所述的一种弱耦合谐振式传感器的能量守恒闭环控制装置，其特征在于：所述第一、二谐振单元振幅信号提取回路（4
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1、4
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2）完全一致，均包括电容
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电压变换器、放大器、整流器、比较器、低通滤波器、模数转换器；所述电容
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电压变换器的输入端与弱耦合谐振器（1）的中谐振单元的检测结构相连接，输出端与放大器输入端相连接；放大器的输出端分别与比较器和整流器相连接；比较器的输出端与整流器的输入端相连接；整流器的输出端与低通滤波器的输入端相连接；低通滤波器的输出端和模数转换器的输入端相连接；谐振单元振幅信号提取回路可以提取弱耦合谐振系统的两个谐振单元的振幅、频率、相位信息。3.如权利要求1所述的一种弱耦合谐振式传感器的能量守恒闭环控制装置，其特征在于：所述数字锁相环模块（2）包括鉴频鉴相器、环路滤波器、第一pi控制器、数字压控振荡、第三比较器；所述鉴频鉴相器的输入端与第一谐振单元振幅信号提取回路（4
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1）的比较器的信号输出端相连接，输出端与环路滤波器输出端相连接；环路滤波器的输出端与第一pi控制器相连接；第一pi控制器的输出端与数字压控振荡器的输入端相连接；数字压控振荡器的输出端与第三比较器的输入端相连接；第三比较器的输出端与鉴频鉴相器的相位信号输入端相连接。4.如权利要求1所述的一种弱耦合谐振式传感器的能量守恒闭环控制装置，其特征在于：所述能量守恒闭环控制模块（3）包括第一乘法器、第二乘法器、加法器、低通滤波器、第二pi控制器；其中第一乘法器的两路信号输入端均与第一谐振单元振幅信号提取回路（4
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1）的模数转换器的输出端相连接，第二乘法器的两路信号输入端均与第二谐振单元振幅信号提取回路（4
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2）的模数转换器的输出端相连接；第一、第二乘法器的输出端分别与加法器的两路信号输入端相连接；加法器的输出端与低通滤波器的输入端相连接；低通滤波器的输出端与基准信号相减后与第二pi控制器的输入端相连接。

技术总结
本发明公开了一种弱耦合谐振式传感器的能量守恒闭环控制装置，其具体由弱耦合谐振器、第一、二谐振单元振幅信号提取回路、数字锁相环模块、能量闭环控制模块、数模转换器组成。其中两路谐振单元振幅信号提取回路可以提取弱耦合谐振器的振幅、频率、相位等信息，数字锁相环回路能够使施加在弱耦合谐振器的谐振单元驱动机构上的驱动信号频率与弱耦合谐振系统的固有频率一致；而能量守恒闭环控制系统能够使弱耦合谐振器的整体能量处于稳定状态。本发明可以显著提升弱耦合谐振式传感器的零偏稳定性。稳定性。稳定性。


技术研发人员：杨波 郭鑫 蒋晔 朱子周 陈明生 周陆强
受保护的技术使用者：东南大学
技术研发日：2021.09.13
技术公布日：2021/11/23