3、复合压力脉搏信号采集系统的设计与评估

复合压力脉搏信号采集系统的设计与评估

1. 系统架构

系统架构主要由传感器、电路和软件三部分构成。
- 传感器 ：由主传感器和子传感器阵列组成。子传感器虽灵敏度仅为全桥的四分之一，但尺寸小、排列密集，信号相对差异可靠，可用于脉宽分析和 Y 轴定位。
- 电路 ：
- 模拟电路 ：原始脉搏信号因电阻变化而微弱，且包含交流（AC）和直流（DC）成分。模拟电路用于信号的滤波和放大，具体步骤如下：
1. 用前置放大器将 AC 和 DC 成分放大，增益设为 10。
2. 用 AD8620 构建高通滤波器，去除 0 - 0.05 Hz 的低频成分。
3. 再用 AD8620 组成的放大器将电压信号放大到 -5 V 至 +5 V。
4. 用 100 kΩ 电阻和 39 nF 电容构建一阶低通滤波器，去除高频干扰，过渡带为 0 - 40 Hz，50 Hz 时衰减 -4.1 dB。
- 数字电路 ：用于将放大后的模拟脉搏信号数字化，传输到计算机并控制电机。主要组件有多路复用器（MUX）、模数转换器（ADC）、微程序控制单元（MCU）和电机控制器等。MUX 由八个八通道多路复用器组成 64 通道多路复用器（CD4051），ADC 主要组件是高速 12 位 ADC MAX115，MCU 选用 EZ - USB FX2。
- 噪声抑制 ：从三个方面抑制噪声：
1. 前置放大采用 AD620 仪表运算放大器抑制共模噪声。
2. 比较化学、开关和线性电