本發(fā)明涉及變壓器，更具體地涉及一種有源式噪聲匹配變壓器。

背景技術(shù)：

1、磁流體角振動傳感器屬于高頻角振動傳感器，具有高靈敏度、寬工作范圍、低噪聲和小體積等特點(diǎn)。磁流體角振動傳感器基于導(dǎo)電流體動力學(xué)原理，當(dāng)外界輸入振動信號，導(dǎo)電流體在磁場中相對運(yùn)動，產(chǎn)生感應(yīng)電勢，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)角振動信號的檢測。

2、磁流體角振動傳感器檢測的角振動信號微弱，通過在傳感器的敏感元件和有源放大器之間加入噪聲匹配變壓器組成噪聲匹配網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對于高頻角振動信號的提取。

3、但在實(shí)際應(yīng)用中，噪聲匹配變壓器在低頻段，例如，小于5hz的頻段，存在諧波失真，具體表現(xiàn)為輸出不對稱，波形發(fā)生畸變等，使得磁流體角振動傳感器在低頻段的工作效率低，性能下降。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于上述問題，本發(fā)明提供了一種有源式噪聲匹配變壓器。

2、本發(fā)明提供的有源式噪聲匹配變壓器，包括：初級線圈、反饋模塊、次級線圈和第一有源放大器；其中，上述初級線圈的第一端與磁流體角振動傳感器的輸出端電連接，上述初級線圈的第二端與上述反饋模塊的第一端電連接，上述初級線圈與上述次級線圈電磁耦合；上述次級線圈的兩端分別與上述第一有源放大器兩個輸入端電連接；上述反饋模塊的第二端接收上述次級線圈所在的次級側(cè)回路的輸出信號，上述反饋模塊的第三端接地；其中，上述次級線圈的匝數(shù)和上述反饋模塊的等效阻值被配置為在有源式噪聲匹配變壓器的系統(tǒng)電壓增益與目標(biāo)電壓增益相等的情況下，使上述初級線圈所在初級側(cè)回路的等效輸入阻抗為目標(biāo)阻抗，其中，上述目標(biāo)電壓增益為上述有源式噪聲匹配變壓器不包括反饋模塊時的系統(tǒng)電壓增益，上述目標(biāo)電壓增益是在上述初級線圈、上述次級線圈和上述磁流體角振動傳感器所在回路的等效輸出電阻與上述第一有源放大器的最優(yōu)源電阻相等的情況下計(jì)算得到的，上述第一有源放大器的最優(yōu)源電阻是根據(jù)上述第一有源放大器的等效輸入電壓的功率譜密度和上述第一有源放大器的等效輸入電流的功率譜密度計(jì)算得到的。

3、例如，上述反饋模塊包括第一反饋電阻和第二反饋電阻；其中，上述第一反饋電阻的第一端與上述初級線圈的第二端和上述第二反饋電阻的第一端電連接，上述第一反饋電阻的第二端接地；上述第二反饋電阻的第二端與上述第一有源放大器的輸出端電連接。

4、例如，上述第二反饋電阻的阻值是根據(jù)上述次級線圈與上述初級線圈的匝數(shù)比、源電阻的阻值和上述第一有源放大器的電壓增益系數(shù)配置的，其中，上述源電阻為上述磁流體角振動傳感器包括的傳感器敏感元件的等效電阻。

5、例如，上述第一反饋電阻的阻值是根據(jù)上述次級線圈與上述初級線圈的匝數(shù)比以及上述源電阻的阻值配置的。

6、例如，上述有源式噪聲匹配變壓器的系統(tǒng)電壓增益的第一目標(biāo)傳遞函數(shù)是根據(jù)如下操作得到的：將上述第一反饋電阻的阻值和上述第二反饋電阻的阻值相加后，依次與上述初級線圈的電感值、上述次級線圈與上述初級線圈的匝數(shù)比、上述第一有源放大器的電壓增益系數(shù)相乘，得到第一項(xiàng)；將上述第一反饋電阻的阻值和上述第二反饋電阻的阻值相乘，得到第二項(xiàng)；將上述第一反饋電阻的阻值和上述源電阻的阻值相乘，得到第三項(xiàng)；將上述第二反饋電阻的阻值和上述源電阻的阻值相乘，得到第四項(xiàng)；將上述次級線圈與上述初級線圈的匝數(shù)比與上述第一有源放大器的電壓增益系數(shù)以及上述第一反饋電阻的阻值的乘積、上述第一反饋電阻的阻值、上述第二反饋電阻的阻值相加后，與上述初級線圈的電感值相乘，得到第五項(xiàng)；根據(jù)上述第一項(xiàng)、第二項(xiàng)、第三項(xiàng)、第四項(xiàng)和上述第五項(xiàng)，得到上述第一目標(biāo)傳遞函數(shù)。

7、例如，上述反饋模塊包括第一反饋電阻、第二反饋電阻和第二有源放大器；其中，上述第一反饋電阻的第一端與上述初級線圈的第二端和上述第二反饋電阻的第一端電連接，上述第一反饋電阻的第二端接地；上述第二反饋電阻的第二端與上述第二有源放大器的輸出端電連接；上述第二有源放大器的兩個輸入端分別與上述次級線圈的兩端電連接。

8、例如，上述第二反饋電阻的阻值是根據(jù)上述次級線圈與上述初級線圈的匝數(shù)比、源電阻的阻值、上述第二有源放大器的電壓增益系數(shù)確定的，其中，上述源電阻為上述磁流體角振動傳感器包括的傳感器敏感元件的等效電阻。

9、例如，上述第一反饋電阻的阻值是根據(jù)上述次級線圈與上述初級線圈的匝數(shù)比以及上述源電阻的阻值配置的。

10、例如，上述有源式噪聲匹配變壓器的系統(tǒng)電壓增益的第二目標(biāo)傳遞函數(shù)是根據(jù)如下操作得到的：將上述第一反饋電阻的阻值和上述第二反饋電阻的阻值相加后，依次與上述初級線圈的電感值、上述次級線圈與上述初級線圈的匝數(shù)比、上述第一有源放大器的電壓增益系數(shù)相乘，得到第一項(xiàng)；將上述第一反饋電阻的阻值和上述第二反饋電阻的阻值相乘，得到第二項(xiàng)；將上述第一反饋電阻的阻值和上述源電阻的阻值相乘，得到第三項(xiàng)；將上述第二反饋電阻的阻值和上述源電阻的阻值相乘，得到第四項(xiàng)；將上述次級線圈與上述初級線圈的匝數(shù)比與上述第二有源放大器的電壓增益系數(shù)以及上述第一反饋電阻的阻值的乘積、上述第一反饋電阻的阻值、上述第二反饋電阻的阻值相加后，與上述初級線圈的電感值相乘，得到第五項(xiàng)；根據(jù)上述第一項(xiàng)、第二項(xiàng)、第三項(xiàng)、第四項(xiàng)和上述第五項(xiàng)，得到上述第二目標(biāo)傳遞函數(shù)。

11、例如，上述次級線圈的匝數(shù)是目標(biāo)匝數(shù)的整數(shù)倍。

12、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提供的有源式噪聲匹配變壓器，通過將初級線圈的第一端與磁流體角振動傳感器的輸出端電連接，初級線圈的第二端與反饋模塊的第一端電連接，初級線圈與次級線圈電磁耦合，次級線圈的兩端分別與第一有源放大器兩個輸入端電連接，反饋模塊的第二端接收次級線圈所在的次級側(cè)回路的輸出信號，反饋模塊的第三端接地的技術(shù)手段，使得次級線圈的匝數(shù)和反饋模塊的等效阻值能夠在有源式噪聲匹配變壓器的系統(tǒng)電壓增益與目標(biāo)電壓增益相等的情況下，使初級線圈所在初級側(cè)回路的等效輸入阻抗為目標(biāo)阻抗。進(jìn)而能夠通過調(diào)節(jié)次級線圈的匝數(shù)和反饋模塊的等效阻值，實(shí)現(xiàn)保持系統(tǒng)電壓增益不變的情況下，使初級側(cè)回路的等效輸入阻抗增大，對應(yīng)初級側(cè)回路的電流得到減小，以防止磁芯飽和，進(jìn)而解決其在低頻段存在諧波失真問題，提高磁流體角振動傳感器在低頻段的工作效率及性能。

13、同時，由于目標(biāo)電壓增益為有源式噪聲匹配變壓器不包括反饋模塊時的系統(tǒng)電壓增益，目標(biāo)電壓增益是在初級線圈、次級線圈和磁流體角振動傳感器所在回路的等效輸出電阻與第一有源放大器的最優(yōu)源電阻相等的情況下計(jì)算得到的，第一有源放大器的最優(yōu)源電阻是根據(jù)第一有源放大器的等效輸入電壓的功率譜密度和第一有源放大器的等效輸入電流的功率譜密度計(jì)算得到的，對應(yīng)于目標(biāo)電壓增益的第一有源放大器工作在最優(yōu)噪聲系數(shù)狀態(tài)，即噪聲匹配狀態(tài)，第一有源放大器輸出的輸出信號受噪聲電壓影響小，第一有源放大器輸出的輸出信號較準(zhǔn)確。在調(diào)節(jié)次級線圈的匝數(shù)和反饋模塊的等效阻值，同時保持有源式噪聲匹配變壓器的系統(tǒng)電壓增益與目標(biāo)電壓增益相等的情況下，能夠使第一有源放大器輸出的輸出信號受噪聲電壓影響小，第一有源放大器輸出的輸出信號較準(zhǔn)確，輸出信號的信號范圍不變，同時使對應(yīng)初級側(cè)回路的電流得到減小，以防止磁芯飽和。