一种用于发动机缸压信号的电荷放大器

本发明涉及发动机缸压测试和放大器电路，具体涉及一种用于发动机缸压信号的电荷放大器。

背景技术：

1、随着对发动机各项性能的深入研究，对发动机缸内燃烧过程的分析计算愈发重要，缸压诊断是对发动机燃烧过程分析的重要一环，而缸压诊断是通过燃烧分析系统完成的，燃烧分析系统通常由缸压传感器、电荷放大器、编码器、燃烧分析仪组成的，电荷放大器是整个发动机燃烧分析系统的重要一环。用于发动机缸压信号的电荷放大器是将发动机缸压传感器输出的微弱电荷信号放大为电压信号，以便采集系统采集并进行燃烧分析。

2、然而，发动机进排气阶段的电荷信号属于低频信号，通用型电荷放大器在低频段零点漂流、高频干扰以及工频干扰影响较大，采用通用型电荷放大器并不能精确放大发动机进排气阶段的电荷信号，且通用型电荷放大器体拥有较多发动机缸压信号放大不需要的附加功能，导致体积较大，价格较高，且与发动机燃烧分析系统其他设备融合性不高。因此，亟需提供一款发动机缸压信号放大的电荷放大器，用于提高发动机燃烧分析效率以及准确性。

技术实现思路

1、本申请的目的是提供一种用于发动机缸压信号的电荷放大器，以解决当前通用性电荷放大器对于发动机进排气阶段的低频电荷信号无法精确放大，以及通用性电荷放大器的附加功能导致体积过大，价格过高，与发动机燃烧分析系统其他设备融合性不高的问题。

2、解决上述技术问题，本申请提供一种用于发动机缸压信号的电荷放大器，包括:包括电荷转换电路、多档可调二阶可变增益低通滤波器、dsp、增益放大电路、输出过载指示电路、归一化放大电路、mcu、电源电路以及50hz滤波器。

3、所述缸压传感器的输出端连接电荷转换电路的输入端，用于接收缸压传感器输出的电荷信号，所述多档可调二阶可变增益低通滤波器的输入端连接电荷转换电路的输出端，所述dsp输入引脚连接二阶可变增益低通滤波器的输出端，所述增益放大电路的输入端连接dsp输出引脚，所述归一化放大电路输入端连接增益放大电路输出端，所述增益放大电路输出端与过载保护电路输入端相连，所述多档可调二阶可变增益低通滤波器、dsp、增益放大电路、输出过载指示电路和归一化放大电路的控制端与mcu相连；

4、所述mcu根据缸压传感器型号控制归一化放大电路使输出信号与输出信号统一，所述mcu根据发动机运行工况控制多档可调二阶可变增益低通滤波器和dsp选择上限截止频率，所述mcu根据数据采集系统输入范围要求控制增益放大电路的输出幅值，所述mcu根据增益放大电路的输出幅值控制输出过载指示电路是否报警。

5、另一方面，所述电荷转换电路包括运算放大器s1、防自激振荡电路、零点漂流抑制电路、反馈电阻r4、反馈电容c4、电阻r2；

6、所述电荷转换电路的运算放大器的同相输入端与所述电阻r2第一端相连，所述电阻r2第二端接地，所述电荷转换电路的运算放大器反向输入端与防自激振荡电路相连，所述电荷转换电路的运算放大器输出端与零点漂流抑制电路。

7、另一方面，所述的防自激振荡电路，所述防自激振荡电路(102)包括电容c3、电阻r4；

8、所述电容c3上端与反馈电阻r4左端和零点漂流抑制电路一端相连，另一端与电阻r3左端和运算放大器s1输出端相连，所述电阻r3右端与反馈电容c4和反馈电阻r4右端相连为电荷转换电路输出端。

9、另一方面，所述的零点漂流抑制电路，所述零点漂流抑制电路包括电容c1、电容c2和电阻r4；

10、所述电容c1左端与反馈电容c4左端相连作为电荷转换电路输入端，右端与分别与电阻r1、电容c2和反馈电阻r4的左端以及电容c3的上端相连，所述电阻r1和电容c2分别于运算放大器s1反相输入端相连。

11、另一方面，所述50hz陷波器包括运算放大器s2、运算放大器s3、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r9、电容c5、电容c6和电容c7；

12、所述电容c5和电容c6串联并与电阻r5和电阻r6相串联的电路并联，一端作为陷波器的输入端，另一端与运算放大器s2的同相输入端相连，所述电阻r7的一端与电容c5串联，另一端与运算放大器s3的输出端相连，所述电容c7的一端与电阻r5串联，另一端与运算放大器s2的输出端相连，所述运算放大器s2反相输入端与其同相输出端相连，输出端与电阻r8相连，所述运算放大器s3反向输入端与其输出端相连，同相输入端与电阻r8和电阻r9的一段相连，所述电阻r9的另一端接地。

13、本发明的有益效果：

14、本申请所提供的用于发动机缸压信号的电荷放大器，包括电荷转换电路、多档可调二阶可变增益低通滤波器、dsp、增益放大电路、输出过载指示电路、归一化放大电路、mcu、电源电路和50hz滤波器；缸压传感器的输出端连接电荷转换电路的输入端，用于接收缸压传感器输出的电荷信号，并将电荷信号转换为电压信号；多档可调二阶可变增益低通滤波器的输入端连接电荷转换电路的输出端，用于对电荷转换电路输出的电压信号进行低通滤波，多档可调二阶可变增益低通滤波器的控制端与mcu相连，用于改变多档可调二阶可变增益低通滤波器的下限截止频率；多档可调二阶可变增益低通滤波器的输出端与dsp的输入引脚相连，dsp的控制引脚与mcu相连，用于对电压信号进行数字滤波；dsp的输出引脚与归一化放大电路的输入端相连，同时归一化放大电路的控制端与mcu相连，用于对灵敏度不同的传感器进行归一化；归一化放大电路的输出端与增益放大电路的输入端相连，增益放大电路的控制端与mcu相连，用于根据数据采集系统输入范围要求控制增益放大电路的输出幅值；输出过载指示电路的输入端与增益放大电路的输出端相连，输出过载指示电路的控制端与mcu相连，用于根据增益放大电路的输出幅值判断控制输出过载指示电路是否报警；电源经电源电路线性稳压后输出+8v和-8v的电压，并通过50hz陷波器滤除工频干扰，并将电源电路和测量电路隔离，避免电源电路中的工频干扰耦合进测量电路中影响电荷放大。由此可知，上述方案通过电荷转换电路将电荷信号转换为电压信号并抑制了零点漂流，多档可调二阶可变增益低通滤波器和dsp模拟滤波将电荷转换电路输入的电压信号进行滤波，有效提高了高频抗干扰能力，电源电路后加入50hz陷波器并将电源电路与测量电路隔离，有效避免了工频干扰对测量电路的影响，相对于通用性电荷放大器，对发动机进排气阶段缸压信号能够精确放大，同时相较于通用型电荷放大器节约体积与成本且与燃烧分析系统具有更高的融合性。

技术特征：

1.一种用于发动机缸压信号的电荷放大器，其特征在于，包括电荷转换电路、多档可调二阶可变增益低通滤波器、dsp、增益放大电路、输出过载指示电路、归一化放大电路、mcu、电源电路和50hz陷波器；

2.根据权利要求1所述的用于发动机缸压信号的电荷放大器，其特征在于，所述电荷转换电路包括运算放大器s1、防自激振荡电路(102)、零点漂流抑制电路(101)、反馈电阻r4、反馈电容c4、电阻r2，其中；

3.根据权利要求2所述的防自激振荡电路(102)，其特征在于，所述防自激振荡电路(102)包括电容c3、电阻r4，其中；

4.根据权利要求2所述的零点漂流抑制电路(101)，其特征在于，所述零点漂流抑制电路(101)包括电容c1、电容c2和电阻r4，其中；

技术总结本发明公开了一种用于发动机缸压信号的电荷放大器，包括电荷转换电路、多档可调二阶可变增益低通滤波器、DSP、增益放大电路、输出过载指示电路、归一化放大电路、MCU、电源电路和50Hz滤波器；发动机缸压传感器输出的与发动机缸内压力有关的电荷信号经电荷转换电路放大输出为电压信号，并输入到多档可调二阶可变增益低通滤波器进行低通滤波后，输出到DSP进行数字滤波滤除高频干扰，最后输入到增益放大电路使电压幅值与数据采集输入范围相匹配，实现了电荷到电压的转换，该放大器改善了通用型电荷放大器对于发动机缸压信号易电荷饱和以及对于发动机进排气阶段高频干扰和自激振荡影响缸压测量的问题。技术研发人员：张全长,仇与同受保护的技术使用者：湖南大学技术研发日：技术公布日：2024/7/29