CN101713766B - 采用双压电陶瓷片的宽频率响应抗噪声拾音探头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及是一种检测电缆、压力管道破损点的震动探头。主要由外壳体、芯轴、内罩、内盖、电路板、提把、航空插座、压电片、底座构成；电路板装有含有两个固有频率ω_n不相同的压电陶磁片的阻抗变换放大电路和加法器，内罩固定在外壳体上，底座通过芯轴与内罩固连在一起；压电片安装在芯轴上；内盖固定在内罩上；电路板固定在内盖上。外壳体由橡胶铸造而成；内罩由尼龙塑料制成。本发明使压电陶瓷片类的拾音探头的频率响应范围更宽，阻隔空气中声音的效果更好。试验证明，采用本发明的拾音探头后，拾音探头的输出频率范围显著加大，较之单压电片探头，输出频率范围可增大到2倍左右，同时，其对空气中声音的干扰可提高10～20分贝。

Description

采用双压电陶瓷片的宽频率响应抗噪声拾音探头

技术领域

本发明涉及一种探头，具体地说，是一种检测电缆、压力管道破损点的震动探头。

背景技术

对电缆和压力管道的故障和破损点定位的检测，是采用在地面或管线上检测震动声音的方法进行的。该检测方法常用的设备是由拾音探头、信号放大处理设备和耳机组成。拾音探头是声电传感器，位于设备的前端，具有完成声电转换的功能，是一个关键部件；信号放大处理设备将探头获得的电信号进行放大、滤波和显示等进一步处理，最后输出给耳机，进行人工判别。

常用的拾音探头，主要由芯轴、内盖、提把、航空插座、底座、压电陶瓷片和壳体构成。壳体，一方面要起到整个拾音探头各零件的连接固定作用，特别是对压电片的支撑和保护，另一方面要起到阻隔外界声音的作用；压电陶瓷片是声电换能器，它将地面或管线的震动音转换为电信号输出，使仪器能够放大和处理。压电陶瓷片的选取和固定方式以及壳体设计是决定拾音探头性能的关键。每种规格的压电陶磁片都与一个固有的频率响应特性相对应，即，其在一个较狭窄的频率范围内对声音信号灵敏度较高，而离开这一频率带，则灵敏度下降很快。由于地下埋设管线情况的差异，地面传来的震动声音的主要频率有时会偏离压电陶磁片的灵敏度较高的频率区间，造成检测灵敏度下降。

实际情况往往是：检测现场会有各种干扰声音由空气中直接传到拾音探头的壳体和提把上，再由结构件传到压电陶磁片上，这类干扰声音也会影响到对地面震动音的检测效果。

发明内容

本发明的目的，是克服传统单压电陶瓷片的拾音探头在频率范围和灵敏度上存在的不足，提供一种扩展频率响应范围和抗噪声的拾音探头。

鉴于电缆和压力管道的故障和破损点的地面震动音都很微弱，而且频率组成较复杂，因此需要尽量多的、不失真的采集到放大处理设备中，加以分辨和判断。为此，本发明采取了如下的技术方案：

本拾音探头由由外壳体、芯轴、内罩、内盖、电路板、提把、航空插座、压电片1、压电片2、底座构成。电路板上装有含有两个固有频率ω_n不相同的压电陶磁片的阻抗变换放大电路和加法器；内罩固定在外壳体上，底座通过芯轴与内罩固连在一起；压电片1、压电片2安装在芯轴上；内盖固定在内罩上；电路板固定在内盖上；提把和航空插座固定在外壳体上。

两个不同规格压电陶磁片，即固有频率ω_n不同的两个压电陶磁片，其输出端分别连接到两个独立的阻抗变换放大电路，完成阻抗变换后再进行信号相加输出。两个压电陶磁片固有频率ω_n的差值按照拾音探头设计频率范围选择，应使叠加后的频率特性更宽，幅值更大。

压电陶瓷片的固有频率ω_n，可根据厂家产品资料选取，或自己装配后再测量和调整。

如此设计，在不同的频率区间上，灵敏度较高的压电陶磁片的输出较大，由于两个压电片固有频率ω_n不同，其相加后就扩展了拾音探头的输出频率。

本发明的有益效果是：使压电陶瓷片类的拾音探头的频率响应范围更宽，阻隔空气中声音的效果更好。试验证明，采用本发明的拾音探头后，拾音探头的输出频率范围显著加大，较之单压电片探头，输出频率范围可增大到2倍左右，同时，其对空气中声音的干扰可提高10～20分贝。

附图说明

图1是本发明的电路原理图；

图2是对本发明的拾音探头的测试图；

图3是本发明的拾音探头结构图。

具体实施方式

下面结合附图叙述一个本发明的实施例。

本实施例的电路原理如图1所示：在一个探头内安装两个不同规格压电陶磁片YD₁、YD₂，两个压电陶瓷片的固有频率ω_n分别为700Hz和1500Hz，将其输出分别连接到电路板上，电路板上有两个独立的阻抗变换放大电路U₁、U₂上，完成阻抗变换后再接入加法器U₃，完成信号的相加输出。

这样，在不同的频率区间上，灵敏度较高的压电陶磁片的输出较大，由于两个压电片固有频率ω_n不同，其相加后就扩展了拾音探头的输出频率，如图2.所示。图中：▲所示曲线为单压电陶磁片探头的频率特性曲线；◆所示曲线为双压电陶磁片探头的频率特性曲线，按3分贝带宽测量，双压电片探头的频带增加了500Hz。

图3是本发明的拾音探头结构图。主要由外壳体(1)、芯轴(2)、内罩(3)、内盖(4)、电路板(5)、提把(6)、航空插座(7)、压电片1(8)、压电片2(9)、底座(10)构成，电路板(5)装有含有两个固有频率ω_n不相同的压电陶磁片(8)、(9)的阻抗变换放大电路和加法器，内罩(3)固定在外壳体(1)上，底座(10)通过芯轴(2)与内罩(3)固连在一起；压电片1(8)、压电片2(9)安装在芯轴(2)上；内盖(4)固定在内罩(3)上；电路板(5)固定在内盖(4)上；提把(6)和航空插座(7)固定在外壳体(1)上。外壳体(1)由橡胶铸造而成；内罩(3)由尼龙塑料制成。

Claims (3)

1.双压电陶瓷片的宽频率响应抗噪声拾音探头，包括芯轴(2)、内盖(4)、提把(6)、航空插座(7)和底座(10)，其特征在于：有外壳体(1)、内罩(3)、电路板(5)、压电陶瓷片1(8)和压电陶瓷片2(9)；电路板(5)装有含有两个固有频率ω_n不相同的压电陶瓷片1(8)、压电陶瓷片2(9)的阻抗变换放大电路(U1)和加法器(U3)，内罩(3)固定在外壳体(1)上，底座(10)通过芯轴(2)与内罩(3)固连在一起；压电陶瓷片1(8)、压电陶瓷片2(9)安装在芯轴(2)上；内盖(4)固定在内罩(3)上；电路板(5)固定在内盖(4)上；提把(6)和航空插座(7)固定在外壳体(1)上。

2.根据权利要求1所述之双压电陶瓷片的宽频率响应抗噪声拾音探头，其特征在于：外壳体(1)由橡胶铸造而成。

3.根据权利要求1所述之双压电陶瓷片的宽频率响应抗噪声拾音探头，其特征在于：内罩(3)由尼龙塑料制成。 

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