一種次聲波檢測器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種次聲波檢測器，包括信號放大電路、低通濾波電路、信號衰減電路、程控增益放大電路、直流偏置電路、控制器；還包括次聲波傳感器、A/D轉(zhuǎn)換電路、顯示屏和報(bào)警裝置，次聲波傳感器包括外殼、接收平膜片、采集平膜片、接收平膜片箍、采集平膜片箍、基座、PVDF壓電薄膜。本實(shí)用新型通過次聲波傳感器實(shí)時(shí)檢測次聲波信號，通過顯示屏實(shí)現(xiàn)信息的顯示，當(dāng)檢測異常通過報(bào)警裝置進(jìn)行報(bào)警，本新型操作方便，具有很強(qiáng)的實(shí)用性，本實(shí)用新型提供的次聲波傳感器，采用次聲波接收平膜片和次聲波采集平膜片，實(shí)現(xiàn)了次聲波接收平膜片與信號采集平膜片的有效隔離，有利于接收信號的均勻穩(wěn)定的傳遞。
【專利說明】
一種次聲波檢測器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實(shí)用新型設(shè)備檢測儀領(lǐng)域，尤其涉及一種次聲波檢測器。
【背景技術(shù)】
[0002]在工程應(yīng)用上，紅外測距儀測量時(shí)，測量某點(diǎn)到測量儀之間的距離時(shí)，若中間有障礙物，紅外會(huì)遇到障礙物就會(huì)返回，測量得到的距離會(huì)變成測量儀到障礙物的距離，導(dǎo)致無法測量;超聲波測距時(shí)，超聲波遇到物體就會(huì)反射，所以被測量物體前有障礙物時(shí)，會(huì)使得檢測數(shù)據(jù)無法正確得到。
[0003]轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備或管道在運(yùn)行中均會(huì)由于摩擦而發(fā)出各類噪聲，該噪聲中既包含超低頻的次聲波，也包含可聽頻段聲波和超高頻的超聲波，由于聲波信號的傳輸距離隨著頻率的增加而快速降低，如:頻率為1000Hz的聲波信號傳輸距離在達(dá)到7Km后能量衰減90 %，而IHz的次聲波則是要在傳輸距離超過3000Km后能量才會(huì)衰減90%。因此通過次聲波頻段可以實(shí)現(xiàn)對設(shè)備運(yùn)行異常狀態(tài)的遠(yuǎn)距離非接觸式故障診斷。
[0004]目前國內(nèi)和國際上對設(shè)備運(yùn)行異常狀態(tài)的在線聲波診斷主要集中在超聲波探傷和聲發(fā)射診斷領(lǐng)域。
[0005]目前，鮮有基于PVDF薄膜的次聲波傳感器記錄。近幾十年來，對次聲波的檢測已取得一定的成就，研制出了一些性能優(yōu)良的次聲波傳感器，基本都是電容式次聲波傳感器。然而電容式傳感器也存在一些問題。例如在高溫、高濕及高激勵(lì)的條件下檢測結(jié)果會(huì)受影響。因此，此處提出采用新的結(jié)構(gòu)、新型敏感元件來提高次聲波傳感器的測量靈敏度，減小了雜波干擾，可有效防止高溫、高濕及高激勵(lì)等環(huán)境的影響。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型為解決目前次聲波傳感器的測量靈敏度不高，穩(wěn)定不強(qiáng)，檢測數(shù)據(jù)無法正確得到的技術(shù)問題而提供一種次聲波檢測器。
[0007]本實(shí)用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是:
[0008]—種次聲波檢測器，該次聲波檢測器包括信號放大電路、低通濾波電路、信號衰減電路、程控增益放大電路、直流偏置電路、控制器;所述信號放大電路將信號進(jìn)行放大并將信號輸入至低通濾波電路，所述低通濾波電路將信號進(jìn)行低通濾波并將濾波后的信號輸入至信號衰減電路，所述信號衰減電路將信號進(jìn)行衰減并將衰減后的信號輸入至程控增益放大電路，所述程控增益放大電路將信號進(jìn)行增益放大并將放大后的信號分別輸入至控制器和直流偏置電路；
[0009]該次聲波檢測器還設(shè)置有次聲波傳感器;所述次聲波傳感器將實(shí)時(shí)檢測的次聲波信號輸入至信號放大電路；
[0010]所述次聲波傳感器包括外殼、接收平膜片、采集平膜片、接收平膜片箍、采集平膜片箍、基座、PVDF壓電薄膜，外殼固定在基座上，接收平膜片和采集平膜片通過接收平膜片箍和采集平膜片箍固定在外殼的兩截面端上，PVDF壓電薄膜陣列設(shè)置在采集平膜片的靠近基座的一側(cè);所述次聲波檢測器還包括A/D轉(zhuǎn)換電路、顯示屏和報(bào)警裝置;所述直流偏置電路將信號進(jìn)行偏置并將信號輸入至A/D轉(zhuǎn)換電路，所述A/D轉(zhuǎn)換電路將信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換并將信號輸入至控制器，所述控制器將信號進(jìn)行整理并將信號反饋至顯示屏；顯示屏和報(bào)警裝置電連接，所述顯示屏為智能觸控顯示屏。
[0011]進(jìn)一步，所述的外殼為圓柱形，其兩截面端邊緣帶有螺紋;接收平膜片箍、采集平膜片箍和基座為同心圓狀，接收平膜片箍和采集平膜片箍內(nèi)沿帶有螺紋，接收平膜片箍和采集平膜片箍內(nèi)沿螺紋與外殼兩截面端邊緣螺紋相匹配。
[0012]進(jìn)一步，所述的接收平膜片和采集平膜片間的空腔內(nèi)注滿絕緣潤滑油;基座上設(shè)置有固定孔和信號線引出孔。
[0013]進(jìn)一步，所述程控增益放大電路包括程控增益放大器和第一運(yùn)放，所述程控增益放大器的IN+端腳通過第一電阻與信號衰減電路的輸出端連接，所述程控增益放大器的OUT端腳與直流偏置電路和控制器連接，所述程控增益放大器的REF端腳與第一運(yùn)放的輸出端連接，所述第一運(yùn)放的同相端通過第六電阻接地并通過依次串聯(lián)的第七電阻和第八電阻接入電源，所述第一運(yùn)放的反相端與自身的輸出端連接。
[0014]本實(shí)用新型具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:本實(shí)用新型通過次聲波傳感器實(shí)時(shí)檢測次聲波信號；同時(shí)，通過信號放大電路、低通濾波電路、信號衰減電路、程控增益放大電路、直流偏置電路和A/D轉(zhuǎn)換電路實(shí)現(xiàn)信號的調(diào)理;并且，通過顯示屏實(shí)現(xiàn)信息的顯示，當(dāng)檢測異常通過報(bào)警裝置進(jìn)行報(bào)警，本新型操作方便，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。
[0015]本實(shí)用新型提供的次聲波傳感器，采用次聲波接收平膜片和次聲波采集平膜片，實(shí)現(xiàn)了次聲波接收平膜片與信號采集平膜片的有效隔離，有利于接收信號的均勻穩(wěn)定的傳遞。此外，絕緣潤滑油的填注可以增加傳感的阻尼系數(shù)，以增強(qiáng)傳感器防雜波干擾的能力；本實(shí)用新型次聲波傳感器，采用PVDF新型壓電薄膜，利用其低頻性能好的特點(diǎn)，拓寬了PVDF壓電薄膜次聲波傳感器的低頻范圍，增強(qiáng)檢測信號和減小檢測信號的誤差;本實(shí)用新型提供的次聲波傳感器，采用PVDF新型壓電薄膜，利用其不易受高溫、高濕等因素影響的特點(diǎn)，提高了次聲波傳感器的測量靈敏度，對低頻和超低頻響應(yīng)效果好，減小了雜波干擾，實(shí)現(xiàn)了次聲波傳感器在高溫、高濕條件下的正常使用。
【附圖說明】
[0016]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的次聲波檢測器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是本實(shí)用新型提供的次聲波傳感器的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3是本實(shí)用新型提供的次聲波傳感器的次聲波采集平膜片和PVDF壓電薄膜陣列的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖4是本實(shí)用新型提供的控制器連接圖；
[0020]圖中:1、次聲波傳感器;1-1、外殼；1-2、接收平膜片；1-3、采集平膜片；1_4、接收平膜片箍；1-5、采集平膜片箍；1-6、基座；1-7、PVDF壓電薄膜；1-8、固定孔；1-9、信號線引出孔；1-10、絕緣潤滑油;2、信號放大電路;3、低通濾波電路;4、信號衰減電路;5、程控增益放大電路;6、直流偏置電路;7、A/D轉(zhuǎn)換電路;8、顯示屏;9、控制器;10、報(bào)警裝置。
[0021]圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的程控增益放大電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖
【具體實(shí)施方式】
[0022]為能進(jìn)一步了解本實(shí)用新型的
【發(fā)明內(nèi)容】
、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說明如下。
[0023]如圖1至圖4所示，本實(shí)施例提供的次聲波檢測器，該次聲波檢測器包括信號放大電路2、低通濾波電路3、信號衰減電路4、程控增益放大電路5、直流偏置電路6、控制器9;信號放大電路2將信號進(jìn)行放大并將信號輸入至低通濾波電路3，低通濾波電路3將信號進(jìn)行低通濾波并將濾波后的信號輸入至信號衰減電路4，信號衰減電路4將信號進(jìn)行衰減并將衰減后的信號輸入至程控增益放大電路5，程控增益放大電路5將信號進(jìn)行增益放大并將放大后的信號分別輸入至控制器9和直流偏置電路6;
[0024]該次聲波檢測器還設(shè)置有次聲波傳感器I;所述次聲波傳感器I將實(shí)時(shí)檢測的次聲波信號輸入至信號放大電路2;
[0025]次聲波傳感器I實(shí)時(shí)檢測次聲波信號并將檢測到的信號輸入至信號放大電路2，次聲波傳感器包括圓柱形外殼1-1、接收平膜片1-2、采集平膜片1-3、接收平膜片箍1-4、采集平膜片箍1-5、基座1_6、PVDF壓電薄膜1-7，外殼1-1固定在基座1-6上，接收平膜片1-2和采集平膜片1-3通過接收平膜片箍1-4和采集平膜片箍1-5固定在外殼1-1的兩截面端上，用于在次聲波作用下產(chǎn)生形變，8片PVDF壓電薄膜1-7陣列設(shè)置在采集平膜片1-3的靠近基座1-6的一側(cè)，并用于增強(qiáng)壓電信號和減少信號輸出誤差;其中外殼1-1為圓柱形，其兩截面端外表面設(shè)置有螺紋;接收平膜片箍1-4、采集平膜片箍1-5和基座1-6為同心圓狀，同心圓的內(nèi)徑和圓柱形外殼1-1的內(nèi)徑一致;接收平膜片箍1-4和采集平膜片箍1-5內(nèi)沿帶有螺紋，接收平膜片箍1-4和采集平膜片箍1-5內(nèi)沿螺紋與外殼1-1兩截面端邊緣螺紋相匹配，通過將次聲波接收平膜片箍1-4和采集平膜片箍1-5分別旋入圓柱形外殼1-1的兩截面端，以達(dá)到固定和密封整個(gè)傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)之目的;接收平膜片1-2和采集平膜片1-3間的空腔內(nèi)注滿絕緣潤滑油1-10，有利于實(shí)現(xiàn)接收平膜片1-2和采集平膜片1-3隔離的有效隔離，使信號傳遞更平穩(wěn)和增加系統(tǒng)的阻尼性;并要保持絕對密封，不得有空氣;基座1-6上設(shè)置有4個(gè)固定孔1-8用于固定次聲波傳感器，基座上設(shè)置有信號引線出孔1-9，用于引出粘貼于次聲波采集平膜片1-3上的PVDF壓電薄膜7陣列的輸出信號線。
[0026]所述次聲波檢測器還包括A/D轉(zhuǎn)換電路7、顯示屏8和報(bào)警裝置10;所述直流偏置電路6將信號進(jìn)行偏置并將信號輸入至A/D轉(zhuǎn)換電路7，所述A/D轉(zhuǎn)換電路7將信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換并將信號輸入至控制器9，所述控制器9將信號進(jìn)行整理并將信號反饋至顯示屏8;顯示屏和報(bào)警裝置10電連接，所述顯示屏10為智能觸控顯示屏。
[0027]本實(shí)施例通過次聲波傳感器I實(shí)時(shí)檢測次聲波信號；同時(shí)，通過信號放大電路2、低通濾波電路3、信號衰減電路4、程控增益放大電路5、直流偏置電路6和A/D轉(zhuǎn)換電路7實(shí)現(xiàn)信號的調(diào)理;并且，檢測到的次聲波信號通過顯示屏8進(jìn)行信號顯示，從而方便用戶得知周邊次聲波信號的強(qiáng)弱。
[0028]本實(shí)施例的程控增益放大電路5可采用如圖5所示的電路結(jié)構(gòu)，包括程控增益放大器Ul和第一運(yùn)放Al，程控增益放大器Ul的IN+端腳通過第一電阻Rl與信號衰減電路4的輸出端連接，程控增益放大器Ul的OUT端腳與直流偏置電路6和控制器9連接，程控增益放大器Ul的REF端腳與第一運(yùn)放Al的輸出端連接，第一運(yùn)放Al的同相端通過第六電阻R6接地并通過依次串聯(lián)的第七電阻R7和第八電阻R8接入電源，第一運(yùn)放Al的反相端與自身的輸出端連接。為優(yōu)化系統(tǒng)，本實(shí)施例的顯示屏8為智能觸控顯示屏，用戶可直接進(jìn)行觸控進(jìn)行工作的調(diào)節(jié)，當(dāng)檢測異常通過報(bào)警裝置10進(jìn)行報(bào)警。
[0029]本實(shí)用新型提供的次聲波傳感器的工作原理如下:在外界次聲波作用下，次聲波接收平膜片1-2上發(fā)生形變，硅油1-10將形變穩(wěn)定傳遞至次聲波采集平膜片1-3，次聲波采集平膜片1-3上的PVDF壓電薄膜陣列將次聲波引起的形變轉(zhuǎn)化成電荷信號，其輸出的電荷量與所受到的應(yīng)變量成正比，得到的電荷量由信號線從信號線引出孔1-9引出，通過外界電荷放大等處理后可以得到外界次聲波的信息。
[0030]以上所述僅是對本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對本實(shí)用新型作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所做的任何簡單修改，等同變化與修飾，均屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種次聲波檢測器，該次聲波檢測器包括信號放大電路、低通濾波電路、信號衰減電路、程控增益放大電路、直流偏置電路、控制器;所述信號放大電路將信號進(jìn)行放大并將信號輸入至低通濾波電路，所述低通濾波電路將信號進(jìn)行低通濾波并將濾波后的信號輸入至信號衰減電路，所述信號衰減電路將信號進(jìn)行衰減并將衰減后的信號輸入至程控增益放大電路，所述程控增益放大電路將信號進(jìn)行增益放大并將放大后的信號分別輸入至控制器和直流偏置電路;其特征在于，該次聲波檢測器還設(shè)置有次聲波傳感器;所述次聲波傳感器將實(shí)時(shí)檢測的次聲波信號輸入至信號放大電路； 所述次聲波傳感器包括外殼、接收平膜片、采集平膜片、接收平膜片箍、采集平膜片箍、基座、PVDF壓電薄膜，外殼固定在基座上，接收平膜片和采集平膜片通過接收平膜片箍和采集平膜片箍固定在外殼的兩截面端上，PVDF壓電薄膜陣列設(shè)置在采集平膜片的靠近基座的一側(cè);所述次聲波檢測器還包括A/D轉(zhuǎn)換電路、顯示屏和報(bào)警裝置;所述直流偏置電路將信號進(jìn)行偏置并將信號輸入至A/D轉(zhuǎn)換電路，所述A/D轉(zhuǎn)換電路將信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換并將信號輸入至控制器，所述控制器將信號進(jìn)行整理并將信號反饋至顯示屏；顯示屏和報(bào)警裝置電連接，所述顯示屏為智能觸控顯示屏； 所述的外殼為圓柱形，其兩截面端邊緣帶有螺紋;接收平膜片箍、采集平膜片箍和基座為同心圓狀，接收平膜片箍和采集平膜片箍內(nèi)沿帶有螺紋，接收平膜片箍和采集平膜片箍內(nèi)沿螺紋與外殼兩截面端邊緣螺紋相匹配； 所述的接收平膜片和采集平膜片間的空腔內(nèi)注滿絕緣潤滑油;基座上設(shè)置有固定孔和信號線引出孔； 所述程控增益放大電路包括程控增益放大器和第一運(yùn)放，所述程控增益放大器的IN+端腳通過第一電阻與信號衰減電路的輸出端連接，所述程控增益放大器的OUT端腳與直流偏置電路和控制器連接，所述程控增益放大器的REF端腳與第一運(yùn)放的輸出端連接，所述第一運(yùn)放的同相端通過第六電阻接地并通過依次串聯(lián)的第七電阻和第八電阻接入電源，所述第一運(yùn)放的反相端與自身的輸出端連接。
【文檔編號】G01H11/08GK205506202SQ201620131406
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年2月19日
【發(fā)明人】徐洪, 陳正華, 孫從露
【申請人】重慶地質(zhì)礦產(chǎn)研究院