CN214756871U - 双谐振腔固体声敏传感器装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种双谐振腔固体声敏传感器装置，包括双谐振腔固体声敏传感器，双谐振腔固体声敏传感器包括外谐振腔和内谐振腔，外谐振腔套设在内谐振腔的外侧，外谐振腔的侧壁上等距固定有多个侧顶针，侧顶针的头部与内谐振腔的侧壁外表面接触；内谐振腔内设有超低频振子和中高频振子；超低频振子包括第一压电陶瓷片及单个悬臂簧，第一压电陶瓷片通过悬臂簧单点悬空固定于内谐振腔内；中高频振子包括第二压电陶瓷片、顶针及若干振动传导簧，第二压电陶瓷片通过振动传导簧多点悬空固定于内谐振腔内，顶针的针头穿过内谐振腔顶于第二压电陶瓷片上。本实用新型可对空间及固体传播声音进行有效拾取，具有频响范围宽，对低、中、高频段的声音信号均有极高灵敏度。

Description

双谐振腔固体声敏传感器装置

技术领域

本实用新型属于空间声音探测技术领域，尤其涉及一种双谐振腔固体声敏传感器装置。

背景技术

声波即声源体发生振动会引起四周空气振荡，那种振荡方式就是声波；声以波的形式传播着,我们把它叫做声波；声波借助空气向四面八方传播；在开阔空间的空气中那种传播方式像逐渐吹大的肥皂泡，是一种球形的阵面波；要能听到声音也必须有传播声音的介质；除了空气，水、金属、木头等也都能够传递声波，它们都是声波的良好媒质。

现有空间声音探测器依靠空气传播，拾取空间声音，如将其埋设于地下、墙体等固体中，由于固体介质构成的声音屏障，接收到的空间声强是很微弱的，已无法听到地表或墙面外的声音。

有鉴于此，需要一种可隐蔽埋设于地下、墙体等固体介质内拾取空间声音的空间声音探测装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种双谐振腔固体声敏传感器装置，通过隐蔽埋设于地下、墙体等固体介质内对空间及固体传播声音进行有效拾取。

本实用新型提供了一种双谐振腔固体声敏传感器装置，包括双谐振腔固体声敏传感器，所述双谐振腔固体声敏传感器包括外谐振腔和内谐振腔，所述外谐振腔套设在所述内谐振腔的外侧，所述外谐振腔的侧壁上等距固定有多个侧顶针，所述侧顶针的头部与所述内谐振腔的侧壁外表面接触；所述内谐振腔内设有用于拾取由固体介质传播的超低频声音信号的超低频振子，以及用于拾取由固体介质传播的中高频声音信号的中高频振子；

所述超低频振子包括第一压电陶瓷片及单个悬臂簧，所述第一压电陶瓷片通过所述悬臂簧单点悬空固定于所述内谐振腔内；

所述中高频振子包括第二压电陶瓷片、顶针及若干振动传导簧，所述第二压电陶瓷片通过所述振动传导簧多点悬空固定于所述内谐振腔内，所述顶针的针头穿过所述内谐振腔顶于所述第二压电陶瓷片上。

进一步的，所述内谐振腔为由薄壁金属制成的圆柱形结构，所述外谐振腔为由薄壁金属制成的圆柱形结构。

进一步的，所述外谐振腔与所述内谐振腔的顶面为同一水平平面连接状态，底面为不同水平面，隔开不接触。

进一步的，还包括信号处理装置，所述信号处理装置包括依次连接的求和放大电路、自动增益控制电路及滤波放大电路；

所述求和放大电路用于对拾取的超低频声音信号、中高频声音信号进行求和放大；所述自动增益控制电路，用于对声音信号进行自动增益控制；所述滤波放大电路用于对声音信号进行滤波放大。

进一步的，还包括光纤传输装置，所述光纤传输装置与所述滤波放大电路连接，用于将声音电信号转化为光信号输出。

进一步的，所述信号处理装置设有交流电源供电接口。

与现有技术相比本实用新型的有益效果是：

本实用新型利用双谐振腔结构，将外谐振腔接收到的振动信号，经侧顶针传导，产生物理放大效果，放大后的振动信号传导至内谐振腔后，内谐振腔利用双振子结构，整体构成灵敏度极高的宽频响的固体声敏传感器，可隐蔽埋设于地下、墙体等固体介质内，通过固体传声、腔体谐振的原理，将地质层、墙体等固体作为声音拾取传播介质，由于固体传声传播速度快、衰减少，且本实用新型内置的双谐振腔结构及双振子拾音结构，使声敏传感器频响范围宽，对低、中、高频段的声音信号均有极高的灵敏度。

附图说明

图1是本实用新型的双谐振腔固体声敏传感器装置的结构示意图；

图2是本实用新型的双谐振腔固体声敏传感器装置的横截面示意图。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本实用新型进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本实用新型的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本实用新型的保护范围之内。

实施例一

参见图1、图2，本实施例提供了一种双谐振腔固体声敏传感器装置，包括双谐振腔固体声敏传感器，双谐振腔固体声敏传感器包括外谐振腔2和内谐振腔1，外谐振腔2套设在内谐振腔1的外侧，外谐振腔2的侧壁上等距固定有四个侧顶针3，侧顶针3的头部与内谐振腔1的侧壁外表面接触；内谐振腔1内设有用于拾取由固体介质传播的超低频声音信号的超低频振子，以及用于拾取由固体介质传播的中高频声音信号的中高频振子。

超低频振子包括第一压电陶瓷片11及单个悬臂簧12，第一压电陶瓷片11通过悬臂簧12单点悬空固定于内谐振腔1内；内谐振腔1谐振到所依附固体的振动信号时，通过悬臂簧12将振动信号传到第一压电陶瓷片11上，使第一压电陶瓷片11发生振动位移，产生声音信号，该超低频振子结构对脚步、挖砸等超低频声音信号敏感。超低频声音信号是指10Hz～500Hz之间的声音信号。

中高频振子包括第二压电陶瓷片13、顶针14及若干振动传导簧15，第二压电陶瓷片13通过振动传导簧15多点悬空固定于内谐振腔1内，顶针14的针头穿过内谐振腔1顶于第二压电陶瓷片13上；内谐振腔1谐振到所依附固体的振动信号时，通过顶针14向第二压电陶瓷片13施加与振动信号的压力，产生声音信号，该中高频振子结构对说话、机动车等中高频环境声音信号敏感。中高频声音信号是指500Hz～5KHz之间的声音信号。

该双谐振腔固体声敏传感器中，利用双振子构成的宽频响的固体声敏传感器，可隐蔽埋设于地下、墙体等固体介质内，通过固体传声、腔体谐振的原理，将地质层、墙体等固体作为声音拾取传播介质，由于固体传声传播速度快、衰减少，且本实用新型内置的双振子拾音结构，使声敏传感器频响范围宽，对低、中、高频段的声音信号均有极高的灵敏度。

在本实施例中，内谐振腔1为由薄壁金属制成的圆柱形结构，内置超低频振子及中高频振子，埋设于地下、墙体等固体中，通过固体传声、腔体谐振的原理，内谐振腔谐振到所依附固体的振动信号，通过内谐振腔内的悬臂簧及顶针将振动信号分别施加到内谐振腔内部的第一压电陶瓷片及第二压电陶瓷片上，产生声音信号。超低频振子重点拾取脚步、挖砸等超低频声音信号，中高频振子重点拾取说话、机动车等中高频环境声音信号。外谐振腔2为由薄壁金属制成的圆柱形结构，外谐振腔2与内谐振腔1的顶面为同一水平平面连接状态，底面为不同水平面，隔开不接触。

参见图1，该双谐振腔固体声敏传感器装置还包括信号处理装置，信号处理装置包括依次连接的求和放大电路21、自动增益控制电路22及滤波放大电路23，用于接收双谐振腔固体声敏传感器拾取的两路声音信号，进行求和放大、自动增益控制、滤波及放大，输出低、中、高宽频率范围的完整声音信号。

具体地，求和放大电路21对内谐振腔内拾音结构拾取到的两路声音信号进行求和放大，输出声音信号。由于内谐振腔内两种拾音结构对各频段声音信号灵敏度不同，顶针式拾音结构对说话、机动车等中高频环境声音信号敏感，悬臂式拾音结构对脚步、挖砸等低频声音信号敏感，通过求和放大电路将两路信号求和放大，使声敏传感器频响范围宽，对低、中、高频段的声音信号均有极高的灵敏度。

自动增益控制电路22对声音信号进行自动增益控制。为提高远端微弱声音拾取灵敏度，需对声音信号进行高倍放大，通过在信号处理装置中加入自动增益控制电路，当近端拾取到的声音信号过强时，自动增益控制电路自动降低放大倍数，使声音信号强度处于合理区间内，避免声音过强造成的失真。

滤波放大电路23对声音信号进行滤波放大，提高声音质量。

在本实施例中，该双谐振腔固体声敏传感器装置还包括光纤传输装置4，光纤传输装置4与滤波放大电路23连接，用于将声音电信号转化为光信号输出。光纤传输装置由光调制电路及光发射模块组成，将电信号转化为光信号输出。由于野外雷击问题严重，野外布设时可使用光纤传输信号，通过光调制电路将电信号转化为光信号，通过光纤发射模块进行信号输出。

在本实施例中，信号处理装置设有交流电源供电接口。为保证野外远距离输送电源，及防止野外由于雷击造成的损坏，信号处理装置可采用交流电源供电。

本实用新型利用双谐振腔结构，将外谐振腔接收到的振动信号，经侧顶针传导，产生物理放大效果，放大后的振动信号传导至内谐振腔后，内谐振腔利用双振子结构，整体构成灵敏度极高的宽频响的固体声敏传感器，可隐蔽埋设于地下、墙体等固体介质内，通过固体传声、腔体谐振的原理，将地质层、墙体等固体作为声音拾取传播介质，由于固体传声传播速度快、衰减少，且本实用新型内置的双谐振腔结构及双振子拾音结构，使声敏传感器频响范围宽，对低、中、高频段的声音信号均有极高的灵敏度。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。

Claims (6)

1.一种双谐振腔固体声敏传感器装置，其特征在于，包括双谐振腔固体声敏传感器，所述双谐振腔固体声敏传感器包括外谐振腔(2)和内谐振腔(1)，所述外谐振腔(2)套设在所述内谐振腔(1)的外侧，所述外谐振腔(2)的侧壁上等距固定有多个侧顶针(3)，所述侧顶针(3)的头部与所述内谐振腔(1)的侧壁外表面接触；所述内谐振腔(1)内设有用于拾取由固体介质传播的超低频声音信号的超低频振子，以及用于拾取由固体介质传播的中高频声音信号的中高频振子；

所述超低频振子包括第一压电陶瓷片(11)及单个悬臂簧(12)，所述第一压电陶瓷片(11)通过所述悬臂簧(12)单点悬空固定于所述内谐振腔(1)内；

所述中高频振子包括第二压电陶瓷片(13)、顶针(14)及若干振动传导簧(15)，所述第二压电陶瓷片(13)通过所述振动传导簧(15)多点悬空固定于所述内谐振腔(1)内，所述顶针(14)的针头穿过所述内谐振腔(1)顶于所述第二压电陶瓷片(13)上。

2.根据权利要求1所述的双谐振腔固体声敏传感器装置，其特征在于，所述内谐振腔(1)为由薄壁金属制成的圆柱形结构，所述外谐振腔(2)为由薄壁金属制成的圆柱形结构。

3.根据权利要求1所述的双谐振腔固体声敏传感器装置，其特征在于，所述外谐振腔(2)与所述内谐振腔(1)的顶面为同一水平平面连接状态，底面为不同水平面，隔开不接触。

4.根据权利要求1或2所述的双谐振腔固体声敏传感器装置，其特征在于，还包括信号处理装置，所述信号处理装置包括依次连接的求和放大电路(21)、自动增益控制电路(22)及滤波放大电路(23)；

所述求和放大电路(21)用于对拾取的超低频声音信号、中高频声音信号进行求和放大；所述自动增益控制电路(22)，用于对声音信号进行自动增益控制；所述滤波放大电路(23)用于对声音信号进行滤波放大。

5.根据权利要求4所述的双谐振腔固体声敏传感器装置，其特征在于，还包括光纤传输装置(4)，所述光纤传输装置(4)与所述滤波放大电路(23)连接，用于将声音电信号转化为光信号输出。

6.根据权利要求4所述的双谐振腔固体声敏传感器装置，其特征在于，所述信号处理装置设有交流电源供电接口。

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