一种探测不同深度介质的方法及电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种探测不同深度介质的方法及电路。
【背景技术】
[0002]介质探测器，作为一种产品，早已经上市很多年。其核心部件是由平行板电容器(参考美国专利:US4099118)构成的探测传感器。当平行板电容器之间的电介质发生变化时，平行板电容器的容值会发生变化，可以根据这个变化可以判断介质的存在情况。现有技术方法都是采用频率固定的探测信号施加到传感器上，当探测深度比较深时，传感器穿透能力变弱，信号非常微弱，后级需要增加运算放大器进行放大。本专利技术，不需要增加运算放大器即可以实现不同深度介质的探测。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种探测不同深度介质的方法及电路，实现了不需要增加运算放大器即可以实现不同深度介质的探测。
[0004]为实现上述目的，本发明的技术方案是:一种探测不同深度介质的方法，包括如下步骤，
501:提供一传感器，该传感器由一组PCB铜箔构成，即由一大片铜箔和两小片铜箔构成，其中，大片铜箔作为大极板，小片铜箔作为小极板；
502:提供一可随着探测深度的变化而能够改变探测频率的深度探测信号Ftest，施加至所述步骤SOl中传感器的大、小极板上，使得大、小极板形成电磁场；
503:提供一作用于大极板的自校准信号Fcal，以调整大、小极板的相位差，从而提高探测灵敏度；
504:对经深度探测信号Ftest驱动后的大、小极板输出的信号进行整形及相位比较，并对相位比较后的信号进行滤波后输出的信号进行处理，从而判断当前探测深度下的介质情况。
[0005]在本发明一实施例中，所述大、小极板分别连接有第一、第二电阻，以形成第一、第二 RC电路。
[0006]在本发明一实施例中，所述自校准信号Fcal作用于大极板前还需经过一二阶RC滤波电路进行滤波处理。
[0007]在本发明一实施例中，所述自校准信号Fcal为由一 PffM校准电路产生的频率固定占空比变化的PWM信号，通过改变PWM信号的占空比即可改变大、小极板的相位差。
[0008]在本发明一实施例中，所述步骤S04中对相位比较后的信号进行滤波后输出的信号进行处理是通过MCU或者模拟比较器对该信号进行处理。
[0009]本发明还提供了一种探测不同深度介质的电路，包括MCU、传感器、电位器、第一至第三电阻、信号整形及相位比较电路、滤波电路、第一至第二二阶RC滤波电路；
所述传感器由一组PCB铜箔构成，即由一大片铜箔和两小片铜箔构成，其中，大片铜箔作为大极板，小片铜箔作为小极板；所述传感器的大、小极板分别与第一、第二电阻构成第一、第二 RC电路；
所述MCU输出一可随着探测深度的变化而能够改变探测频率的深度探测信号Ftest经所述电位器至所述第一、第二RC电路的输入端；所述MCU还输出一用于调整所述大、小极板相位差的自校准信号Fcal，并经第一二阶RC滤波电路、第三电阻至大极板；
所述第一、第二 RC电路产生的RC信号经所述信号整形及相位比较电路、滤波电路反馈至所述MCU，经MCU处理后，判断当前探测深度下的介质情况。
[0010]在本发明一实施例中，所述信号整形及相位比较电路包括第一、第二与非门，所述第一与非门的第一输入端与大极板连接，第一与非门的第二输入端与第二与非门的输出端连接，并作为所述信号整形及相位比较电路的输出端，第一与非门的输出端与第二与非门的第二输入端连接，第二与非门的第一输入端与小极板连接。
[0011 ] 在本发明一实施例中，所述滤波电路为第三与非门。
[0012]在本发明一实施例中，所述自校准信号Fcal为由MCU产生的频率固定占空比变化的PffM信号，通过改变PWM信号的占空比即可改变大、小极板的相位差。
[0013]相较于现有技术，本发明具有以下有益效果:
1、本发明探测电路相比较传统电路，省去了运算放大器等模拟器件，电路非常简洁且完全数字化；前期只要参数调整好，大批量生产一致性非常好；
2、配合MCU软件，可以实现更灵活的功能。
【附图说明】
[0014]图1为本发明电路的原理框图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。
[0016]本发明一种探测不同深度介质的方法，包括如下步骤，
501:提供一传感器，该传感器由一组PCB铜箔构成，即由一大片铜箔和两小片铜箔构成，其中，大片铜箔作为大极板，小片铜箔作为小极板；
502:提供一可随着探测深度的变化而能够改变探测频率的深度探测信号Ftest，施加至所述步骤SOl中传感器的大、小极板上，使得大、小极板形成电磁场；(所述大、小极板分别连接有第一、第二电阻，以形成第一、第二 RC电路)
503:提供一作用于大极板的自校准信号Fcal，以调整大、小极板的相位差，从而提高探测灵敏度；所述自校准信号Fcal作用于大极板前还需经过一二阶RC滤波电路进行滤波处理。所述自校准信号Fcal为由一 PffM校准电路产生的频率固定占空比变化的PffM信号，通过改变PWM信号的占空比即可改变大、小极板的相位差；
504:对经深度探测信号Ftest驱动后的大、小极板输出的信号进行整形及相位比较，并对相位比较后的信号进行滤波后输出的信号进行处理(通过MCU或者模拟比较器对该信号进行处理)，从而判断当前探测深度下的介质情况。
[0017]上述方法的实现电路如下:
一种探测不同深度介质的电路，包括MCU、传感器、电位器、第一至第三电阻、信号整形及相位比较电路、滤波电路、第一至第二二阶RC滤波电路；
所述传感器由一组PCB铜箔构成，即由一大片铜箔和两小片铜箔构成，其中，大片铜箔作为大极板，小片铜箔作为小极板；所述传感器的大、小极板分别与第一、第二电阻构成第一、第二 RC电路；
所述MCU输出一可随着探测深度的变化而能够改变探测频率的深度探测信号Ftest经所述电位器至所述第一、第二RC电路的输入端；所述MCU还输出一用于调整所述大、小极板相位差的自校准信号Fcal (所述自校准信号Fcal为由MCU产生的频率固定占空比变化的PWM信号，通过改变PWM信号的占空比即可改变大、小极板的相位差)，并经第一二阶RC滤波电路、第三电阻至大极板；
所述第一、第二 RC电路产生的RC信号经所述信号整形及相位比较电路、滤波电路反馈至所述MCU，经MCU处理后，判断当前探测深度下的介质情况。
[0018]所述信号整形及相位比较电路包括第一、第二与非门，所述第一与非门的第一输入端与大极板连接，第一与非门的第二输入端与第二与非门的输出端连接，并作为所述信号整形及相位比较电路的输出端，第一与非门的输出端与第二与非门的第二输入端连接，第二与非门的第一输入端与小极板连接。所述滤波电路为一第三与非门。
[0019]以下为本发明的具体实施例:
如图1所示，电阻Rl和传感器的大极板Cl构成第一 RC电路，此处定义为:R1C1电阻R2和传感器的小极板C2构成第二 RC电路，此处定义为:R2C2数字电路UlC和UlD共同完成对RlCl和R2C2的信号整形和相位比较(两路信号进行逻辑与非操作)。此电路是完成信号检测的重要组成部分。
[0020]数字电路UlB实现了对UlC和UlD输出的比较信号再整形功能，此电路实际上实现了两个极板信号的相位差功能。
[0021]R3, Cl和R4，C2组成二阶RC滤波电路。此电路主要作用是把系统的校准信号(占空比变化的PWM信号)转换成直流电压信号。
[0022]R5, C3和R6，C4组成二阶RC滤波电路。此电路主要作用是把相位差信号变换