前言

现如今很多工业生产和仪表设备运用都牵涉到感应器精确测量技术性。感应器的功用是检测系统的转变，随后将信息意见反馈给控制模块。针对简易的电流或电流量精确测量，感应器能够呈感性负载。但在一些感应器体系中它却呈理性或溶性，这代表着感应器在其工作中区域内的特性阻抗转变呈离散系统。

这类单数感应器的经典事例是接近开关——用于明确相对性挪动物件的间距；及其溶性感应器或理性感应器——在医药学领域中用于精确测量血夜流动速度及其剖析血压值或血质。

精确测量这种“单数感应器”的特性阻抗必须一个在感应器工作频率范畴内扫描仪的鼓励源。本设计方案观念说明怎样可以便捷地应用soc芯片数据波形发生器给予这类超过10 MHz的頻率扫描仪。文中也将详细介绍一种集成化鼓励源、数模转换器（ADC）和信号分析的详细soc芯片特性阻抗转化器（IDC），进而使它适用于必须达到约达50 kHz鼓励頻率的运用。

感应器：原理

图1示出一种具备理性特性阻抗或溶性特性阻抗特点的感应器实体模型。

根据控制器的鼓励頻率依据其电感器（L）或电容器（C）的暂态值转变将体现出一种力度、頻率或相位转变。比如，超音波液态蒸汽流量计一般 体现为相位转变，而接近开关则是力度转变。

追踪这类特性阻抗转变的最常见的办法便是检测电源电路的固有频率。固有频率就是指电容器值相当于电感器值时相应的频段，这也是頻率曲线图上的较大特性阻抗处相匹配的频段。比如，考虑到图2所显示的接近开关的状况。在一切正常工作模式下，即静态数据情况下，感应器的L、R和C具备唯一的值，这类情形在共震频段将具备较大特性阻抗。当挪动物件接近开关时，感应器的L和C会产生变化，进而造成了新的固有频率。假如检测固有频率的转变（进而检测特性阻抗）能够预测分析挪动物件相对性感应器的间距。

测算固有频率

测算电源电路的固有频率必须一个沟通交流（AC）鼓励信号源，它在一段頻率范畴内扫描仪以绘制如图2所显示的次数与特性阻抗关联曲线图。AD9833soc芯片数据波形发生器可给予一种造成这类扫描输出的简易、成本低方式 。大家根据载入意味着所需頻率的数据写小说来更改輸出頻率。AD9833具备2个頻率存储器，进而容许客户在对一个頻率存储器程序编写的并且輸出第二个頻率存储器。

AD9833具备很多优势：輸出頻率的屏幕分辨率是28 bit，因此 客户可以以低于0.1 Hz的步幅提升輸出頻率。其輸出頻率范畴是0～12.5 MHz，进而给予很宽的感应器挑选协调能力。比如，有一些感应器具备很低的工作频率范畴，但在该頻率范畴内必须很高的屏幕分辨率；而此外一些感应器则必须以较低的屏幕分辨率调整很宽的工作频率范畴。

应用頻率扫描仪方式 ，能够比较容易地测算出感应器的固有频率，而且还可以使用该数据信息给予很多运用的温度传感器检验信息内容。

系统结构图

图3示出完成这类精确测量的系统结构图。AD9833数据波形发生器可根据ADSP-218x数据信号转换器（DSP）对其设定。最先需要对AD9833的正弦函数输出电压波型开展低通滤波器以除去来独立数字时钟（MCLK）、镜像系统頻率和高级頻率的馈通。随后将历经过滤的数据信号作为感应器的鼓励数据信号。依据温度传感器的特性阻抗转变，将回应数据信号变大令其其合适ADC的采样率。感应器的输入输出和鼓励頻率都馈送到AD7866 12 bit 1 Msps同歩取样双ADC。在将ADC的导出数据信息馈送到DSP，便于根据估算感应器的力度和相位差转变做进一步的剖析。

详细的集成化感应器解决方法

图3所显示的公司分立解决方法尽管有利于各种各样通用性感应器的特性阻抗精确测量，但采用的宽带网络元器件使该其成本费价格昂贵。单独分立元件会提高其本身的偏差源，而且有源元件会提升相位差偏差，因此 需要通过校准将这类偏差清除掉。一定必须DSP解决繁杂的数学运算，而且还有可能必须外界储存器来储存ADC的原始记录，那样会进一步提升成本费。

假如仅需低頻感应器剖析，大家可给予一种成本低的解决方法。AD5933/34 12 bit IDC和互联网解析器将以上关键解决框架图集成化到一颗soc芯片集成电路芯片（IC）。图4示出其作用框架图。

频率发生器容许应用达到50 kHz的已经知道頻率鼓励100 Ω～20 MΩ范畴的单数特性阻抗。回应数据信号由内嵌ADC取样。内嵌DSP模块进行ADC輸出的离散变量傅里叶变换（DFT）。随后DFT优化算法回到实部（R）和虚部（I）数据字，进而容许便捷地测算其特性阻抗。应用下列公式计算能够便捷地测算特性阻抗的力度和相位差。

大家应用頻率扫描仪来明确具体的实部特性阻抗值Z（ω）。我们可以在每一个频段测算特性阻抗，而且还可以创建頻率与力度的关联曲线图。

客户能够设定2 V、1 V、500 mV或200 mV的峰峰值正弦函数数据信号做为外界负荷的鼓励源，而且可做到27 bit（低于0.1 Hz）的頻率屏幕分辨率。

为了更好地进行頻率扫描仪，客户最先务必设定扫描仪需要的作业标准：起止頻率、頻率步幅及其计步，随后必须一个启动命令逐渐扫描仪。在每一点扫描仪頻率处ADC都进行10算试取样而且测算DFT认为波型给予实部和虚部数据信息。将该实部和虚部数据信息根据I2C插口以2个16 bit字的方式供应给客户。假如其内嵌DSP有解决模块，则代表着客户无须解决繁杂的计算能力。它也不用储存ADC原始记录，仅需回到2个16 bit的字。还能够选用减少作用和控制成本的DSP解决方法，由于早已明显地减少了对处置功能的规定。单位阶跃响应的增益值可设定为1或5倍。其ADC是一款3 V开关电源供电系统的低噪音、250 ksps或1 Msps采样频率的快速ADC。系统软件数字时钟根据MCLK端参照数字时钟从外界给予，MCLK可从外界结晶震荡器或根据內部PLL模块给予。

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