CN212932987U - 一种主动声源探测接收系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出了一种主动声源探测接收系统，包括：高灵敏度拾音器、平衡回路、信号接收电路以及监听耳机；所述高灵敏度拾音器通过顺次串联的平衡回路以及信号接收电路与监听耳机连接，其中，平衡回路包括：前置放大电路、低通滤波电路以及串联反向超前校正电路，信号接收电路包括：控制电路、A/D转化电路、四阶滤波电路以及D/A转化电路。本实用新型利用平衡回路能够在系统接收到声源时，对声源信息进行先一步处理，降低声源信号中噪声的干扰，通过四阶滤波电路能够进行滤波，降低电路信号中的杂质，提高接收结果的精确度。
Description
技术领域
本实用新型涉及通信技术领域，尤其涉及一种主动声源探测接收系统。
背景技术
目前国内的声源探测装置通过现代音频信号处理技术、嵌入式微处理器技术、智能数据分析及辅助图形技术；结合极窄带声表面波滤波技术设计的“数字接收机”，可以在复杂的环境噪音中，精确探测特制的主动声源信号，从而对地下管道进行精确的定位。
但是在声源探测接收过程中，因为噪声的干扰，所以对于声源的接收会造成一定影响，导致最后的接收结果不够准确，从而影响整个声源探测，所以亟需一种主动声源探测接收系统，能够缓解噪声对整个接收系统的干扰。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提出了一种主动声源探测接收系统，以解决声源探测接收系统在接收声源时，对噪声的抗干扰能力不够强，导致接收结果不够精确的问题。
本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了一种主动声源探测接收系统。
在以上技术方案的基础上，优选的，包括：高灵敏度拾音器、平衡回路、信号接收电路以及监听耳机；
所述高灵敏度拾音器通过顺次串联的平衡回路以及信号接收电路与监听耳机连接。
进一步优选的，所述平衡回路包括：前置放大电路、低通滤波电路以及串联反向超前校正电路；
所述前置放大电路顺次与低通滤波电路以及串联反向超前校正电路串联。
进一步优选的，所述信号接收电路包括：控制电路、A/D转化电路、四阶滤波电路以及D/A转化电路；
所述控制电路与A/D转化电路连接，A/D转化电路连接一侧与平衡回路连接，另一侧与四阶滤波电路连接，四阶滤波电路与D/A转化电路连接。
更进一步优选的，所述前置放大电路包括：运算放大器U1-3、电阻R1-8以及滑动变阻器R9；
高灵敏度拾音器与电阻R2一端连接，电阻R2另一端与运算放大器U2引脚3连接，放大器U2引脚2与电阻R4一端连接，放大器U2引脚2还与滑动变阻器R9一端连接，滑动变阻器R9另一端与运算放大器U1引脚3连接，滑动变阻器R9另一端还与电阻R3一端连接，运算放大器U1引脚2与电阻R1另一端连接，电阻R1一端接地，电阻R3另一端与运算放大器U1引脚1连接，运算放大器U1引脚1与电阻R5一端连接，电阻R5另一端与电阻R7一端连接，电阻R5另一端还与运算放大器U3引脚2连接，运算放大器U3引脚3与电阻R8一端连接，电阻R8另一端接地，运算放大器U3引脚3还与电阻R6另一端连接，电阻R6一端与电阻R4另一端连接，电阻R6一端还与运算放大器U2引脚1连接，运算放大器U3引脚1与电阻R7另一端连接，运算放大器U3引脚1还与低通滤波器输入端连接。
更进一步优选的，所述低通滤波电路包括：运算放大器U4、电阻R10-11以及电容C1；
运算放大器U3引脚1与电阻R10一端连接，电阻R10另一端与运算放大器U4引脚2连接，运算放大器U4引脚2还与电阻R11一端连接，电阻R11另一端与运算放大器U4引脚1连接，电容C1一端与电阻R11一端并联，电容C1另一端与电阻R11另一端并联，运算放大器U4引脚3接地，运算放大器U4引脚1与串联反向超前校正电路输入端连接。
更进一步优选的，所述串联反向超前校正电路包括：运算放大器U5、电阻R12-16以及电容C2；
运算放大器U4引脚1与电阻R13一端连接，电阻R13另一端与运算放大器U5引脚2连接，电阻R13另一端还与电阻R14一端连接，运算放大器U5引脚3与电阻R12另一端连接，电阻R12一端接地，电阻R14另一端与电容C2一端连接，电容C2另一端与电阻R16一端连接，电阻R16另一端接地，电阻R14另一端还与电阻R15一端连接，电阻R15另一端与运算放大器U5引脚1连接，运算放大器U5引脚1与信号接收电路连接。
更进一步优选的，其特征在于，所述四阶滤波电路包括：运算放大器U6-7、电容C3-6以及电阻R17-24；
A/D转换电路输出端与电容C3一端连接，电容C3另一端与电容C4一端连接，电容C3另一端还与电阻R17另一端连接，电阻R17一端与运算放大器U6引脚1连接，电容C4另一端与电阻R18一端连接，电阻R18另一端接地，电容C4另一端还与运算放大器U6引脚3连接，运算放大器U6引脚2与电阻R19另一端连接，电阻R19一端接地，运算放大器U6引脚2还与电阻R20一端连接，电阻R20另一端与运算放大器U6引脚1连接，运算放大器U6引脚1与电容C5一端连接，电容C5另一端与电容C6一端连接，电容C5另一端还与电阻R21另一端连接，电阻R21一端与运算放大器U7引脚1连接，电容C6另一端与电阻R22一端连接，电阻R22另一端接地，电容C6另一端还与运算放大器U7引脚3连接，运算放大器U7引脚2与电阻R23另一端连接，电阻R23一端接地，运算放大器U7引脚2还与电阻R24一端连接，电阻R24另一端与运算放大器U7引脚1连接，运算放大器U7引脚1与D/A转换电路输入端连接。
本实用新型的一种主动声源探测接收系统相对于现有技术具有以下有益效果：
(1)本实用新型的平衡回路能够有效消除接收到的声源信号中的噪声信号，提高声源信号的精确度，降低噪声对系统回路的干扰；
(2)本实用新型的四阶滤波电路能够对接收到的信号中的噪声进一步降低，从而提高结果的精确度。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型的主动声源探测接收系统的结构示意图；
图2为本实用新型的平衡回路的电路图；
图3为本实用新型的四阶滤波电路的电路图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，本实用新型的一种主动声源探测接收系统，其包括：高灵敏度拾音器、平衡回路、信号接收电路以及监听耳机；所述高灵敏度拾音器通过顺次串联的平衡回路以及信号接收电路与监听耳机连接。
高灵敏度拾音器，又称监听头。监听拾音器是用来采集现场环境声音再传送到后端设备的一个器件，它是由咪头(麦克风)和音频放大电路构成。拾音器一般分为数字拾音器和模拟拾音器，数字拾音器就是通过数字信号处理系统将模拟的音频信号转换成数字信号并进行相应的数字信号处理的声音传感设备。模拟拾音器就只是用一般的模拟电路放大咪头采集到的声音，而高灵敏度拾音器则能够拾取较小的声音信号。
平衡回路，包括：前置放大电路、低通滤波电路以及串联反向超前校正电路。
前置放大电路，包括：运算放大器U1-3、电阻R1-8以及滑动变阻器R9，高灵敏度拾音器与电阻R2一端连接，电阻R2另一端与运算放大器U2引脚3连接，放大器U2引脚2与电阻R4一端连接，放大器U2引脚2还与滑动变阻器R9一端连接，滑动变阻器R9另一端与运算放大器U1引脚3连接，滑动变阻器R9另一端还与电阻R3一端连接，运算放大器U1引脚2与电阻R1另一端连接，电阻R1一端接地，电阻R3另一端与运算放大器U1引脚1连接，运算放大器U1引脚1与电阻R5一端连接，电阻R5另一端与电阻R7一端连接，电阻R5另一端还与运算放大器U3引脚2连接，运算放大器U3引脚3与电阻R8一端连接，电阻R8另一端接地，运算放大器U3引脚3还与电阻R6另一端连接，电阻R6一端与电阻R4另一端连接，电阻R6一端还与运算放大器U2引脚1连接，运算放大器U3引脚1与电阻R7另一端连接，运算放大器U3引脚1还与低通滤波器输入端连接，通过运算放大器U1-3、电阻R1-8以及滑动变阻器R9共同组成了放大电路，能够对接收到的声音信号进行先一步放大，有益于后续对声音信号的筛选，其中，U1、U2构成对称的差分输入级，这种串接方式能有效的抑制共模干扰，U3作为双端输入、单端输出的差分输出级，可进一步的抑制共模干扰和温漂，对差分信号进行放大。
低通滤波电路，包括：运算放大器U4、电阻R10-11以及电容C1，运算放大器U3引脚1与电阻R10一端连接，电阻R10另一端与运算放大器U4引脚2连接，运算放大器U4引脚2还与电阻R11一端连接，电阻R11另一端与运算放大器U4引脚1连接，电容C1一端与电阻R11一端并联，电容C1另一端与电阻R11另一端并联，运算放大器U4引脚3接地，运算放大器U4引脚1与串联反向超前校正电路输入端连接，通过运算放大器U4、电阻R10-11以及电容C1构成了低通滤波电路，能够对接收到的信号进行滤波，滤除信号中的干扰波形，提高信号的精确度，能够保证在滤波通带内具有最大的平坦幅度和较小的纹波，以利于信号的线性输出。
串联反向超前校正电路，包括：运算放大器U5、电阻R12-16以及电容C2，运算放大器U4引脚1与电阻R13一端连接，电阻R13另一端与运算放大器U5引脚2连接，电阻R13另一端还与电阻R14一端连接，运算放大器U5引脚3与电阻R12另一端连接，电阻R12一端接地，电阻R14另一端与电容C2一端连接，电容C2另一端与电阻R16一端连接，电阻R16另一端接地，电阻R14另一端还与电阻R15一端连接，电阻R15另一端与运算放大器U5引脚1连接，运算放大器U5引脚1与信号接收电路连接，通过运算放大器U5、电阻R12-16以及电容C2构成串联反向超前校正电路，能保证系统带宽，并获得满意的幅频特性和相频特性。进行串联超前校正后，控制系统的输出信号相角超前于输入信号的相角，其实质是在系统开环频率特性的截止频率处进行相角补偿，使校正后系统的相角裕度和截止频率都得以提高。
信号接收电路，包括：控制电路、A/D转化电路、四阶滤波电路以及D/A转化电路。
控制电路，用于对信号接收电路进行控制，并发出对应控制信号。
A/D转化电路，用于将是将时间连续、幅值也连续的模拟量转换为时间离散、幅值也离散的数字信号。
四阶滤波电路，包括：运算放大器U6-7、电容C3-6以及电阻R17-24，A/D转换电路输出端与电容C3一端连接，电容C3另一端与电容C4一端连接，电容C3另一端还与电阻R17另一端连接，电阻R17一端与运算放大器U6引脚1连接，电容C4另一端与电阻R18一端连接，电阻R18另一端接地，电容C4另一端还与运算放大器U6引脚3连接，运算放大器U6引脚2与电阻R19另一端连接，电阻R19一端接地，运算放大器U6引脚2还与电阻R20一端连接，电阻R20另一端与运算放大器U6引脚1连接，运算放大器U6引脚1与电容C5一端连接，电容C5另一端与电容C6一端连接，电容C5另一端还与电阻R21另一端连接，电阻R21一端与运算放大器U7引脚1连接，电容C6另一端与电阻R22一端连接，电阻R22另一端接地，电容C6另一端还与运算放大器U7引脚3连接，运算放大器U7引脚2与电阻R23另一端连接，电阻R23一端接地，运算放大器U7引脚2还与电阻R24一端连接，电阻R24另一端与运算放大器U7引脚1连接，运算放大器U7引脚1与D/A转换电路输入端连接，通过运算放大器U6-7、电容C3-6以及电阻R17-24构成四阶滤波电路，用于截止低于频率的信号通过，能够滤除干扰波形，提高整个系统电路的精确度，降低干扰波形对电路的干扰。
D/A转化电路，用于将数字信号转化为模拟信号。
监听耳机，用于对接收到的声源进行监听。
本实用新型的工作原理为：通过高灵敏度拾音器拾取对应的声音信号，通过平衡回路对收到的声音信号进行先一步滤波，降低其中的噪声波形，避免对电路造成干扰，再利用控制电路发出对应控制信号，通过A/D转换电路实现信号转换，通过四阶滤波电路滤除干扰波形，对信号进行提纯，提高系统信号的精确度，最后利用D/A转换电路将信号转换，并输送给监听耳机。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种主动声源探测接收系统，其特征在于，包括：高灵敏度拾音器、平衡回路、信号接收电路以及监听耳机；
所述高灵敏度拾音器通过顺次串联的平衡回路以及信号接收电路与监听耳机连接；
所述平衡回路包括：前置放大电路、低通滤波电路以及串联反向超前校正电路；
所述前置放大电路顺次与低通滤波电路以及串联反向超前校正电路串联。
2.如权利要求1所述的一种主动声源探测接收系统，其特征在于，所述信号接收电路包括：控制电路、A/D转化电路、四阶滤波电路以及D/A转化电路；
所述控制电路与A/D转化电路连接，A/D转化电路连接一侧与平衡回路连接，另一侧与四阶滤波电路连接，四阶滤波电路与D/A转化电路连接。
3.如权利要求1所述的一种主动声源探测接收系统，其特征在于，所述前置放大电路包括：运算放大器U1-3、电阻R1-8以及滑动变阻器R9；
高灵敏度拾音器与电阻R2一端连接，电阻R2另一端与运算放大器U2引脚3连接，放大器U2引脚2与电阻R4一端连接，放大器U2引脚2还与滑动变阻器R9一端连接，滑动变阻器R9另一端与运算放大器U1引脚3连接，滑动变阻器R9另一端还与电阻R3一端连接，运算放大器U1引脚2与电阻R1另一端连接，电阻R1一端接地，电阻R3另一端与运算放大器U1引脚1连接，运算放大器U1引脚1与电阻R5一端连接，电阻R5另一端与电阻R7一端连接，电阻R5另一端还与运算放大器U3引脚2连接，运算放大器U3引脚3与电阻R8一端连接，电阻R8另一端接地，运算放大器U3引脚3还与电阻R6另一端连接，电阻R6一端与电阻R4另一端连接，电阻R6一端还与运算放大器U2引脚1连接，运算放大器U3引脚1与电阻R7另一端连接，运算放大器U3引脚1还与低通滤波器输入端连接。
4.如权利要求1所述的一种主动声源探测接收系统，其特征在于，所述低通滤波电路包括：运算放大器U4、电阻R10-11以及电容C1；
运算放大器U3引脚1与电阻R10一端连接，电阻R10另一端与运算放大器U4引脚2连接，运算放大器U4引脚2还与电阻R11一端连接，电阻R11另一端与运算放大器U4引脚1连接，电容C1一端与电阻R11一端并联，电容C1另一端与电阻R11另一端并联，运算放大器U4引脚3接地，运算放大器U4引脚1与串联反向超前校正电路输入端连接。
5.如权利要求1所述的一种主动声源探测接收系统，其特征在于，所述串联反向超前校正电路包括：运算放大器U5、电阻R12-16以及电容C2；
运算放大器U4引脚1与电阻R13一端连接，电阻R13另一端与运算放大器U5引脚2连接，电阻R13另一端还与电阻R14一端连接，运算放大器U5引脚3与电阻R12另一端连接，电阻R12一端接地，电阻R14另一端与电容C2一端连接，电容C2另一端与电阻R16一端连接，电阻R16另一端接地，电阻R14另一端还与电阻R15一端连接，电阻R15另一端与运算放大器U5引脚1连接，运算放大器U5引脚1与信号接收电路连接。
6.如权利要求2所述的一种主动声源探测接收系统，其特征在于，所述四阶滤波电路包括：运算放大器U6-7、电容C3-6以及电阻R17-24；
A/D转换电路输出端与电容C3一端连接，电容C3另一端与电容C4一端连接，电容C3另一端还与电阻R17另一端连接，电阻R17一端与运算放大器U6引脚1连接，电容C4另一端与电阻R18一端连接，电阻R18另一端接地，电容C4另一端还与运算放大器U6引脚3连接，运算放大器U6引脚2与电阻R19另一端连接，电阻R19一端接地，运算放大器U6引脚2还与电阻R20一端连接，电阻R20另一端与运算放大器U6引脚1连接，运算放大器U6引脚1与电容C5一端连接，电容C5另一端与电容C6一端连接，电容C5另一端还与电阻R21另一端连接，电阻R21一端与运算放大器U7引脚1连接，电容C6另一端与电阻R22一端连接，电阻R22另一端接地，电容C6另一端还与运算放大器U7引脚3连接，运算放大器U7引脚2与电阻R23另一端连接，电阻R23一端接地，运算放大器U7引脚2还与电阻R24一端连接，电阻R24另一端与运算放大器U7引脚1连接，运算放大器U7引脚1与D/A转换电路输入端连接。
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