CN2586144Y

CN2586144Y - 次声探测器

Info

Publication number: CN2586144Y
Application number: CN 02256030
Authority: CN
Inventors: 王胜平
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-12-16
Filing date: 2002-12-16
Publication date: 2003-11-12
Anticipated expiration: 2012-12-16

Abstract

本实用新型涉及一种探测次声声波存在的装置，名称为次声探测器。为解决现有的次声探测器体积大、功耗大和稳定性差的问题，本实用新型采用以下技术方案：次声探测器，包括声传感器、低通滤波器、放大电路、灵敏度调整电路、偏置电路、跟随器、负信号检测电路、正信号检测电路、延时保持电路和触发信号产生电路。声传感器的输出端与低通滤波器的输入端连接，低通滤波器输出信号经放大电路放大后分别输入灵敏度调整电路、负信号检测电路和正信号检测电路，灵敏度调整电路的输出端分别与负信号检测电路和正信号检测电路的输入端连接。本实用新型主要用于探测次声波，它的灵敏度高，抗干扰能力强，稳定性好，功耗低。

Description

次声探测器

技术领域：

本实用新型涉及一种探测次声声波存在的装置，尤其是能感知密封空间里的空气密度容积变化时产生次声声波的探测器。

背景技术：

次声声波的频率范围在20Hz以下，是人耳听不到的声波。现有次声探测器的构造是由大纸盆的扬声器、低频耦合变压器和控制电路组成。将次声波探测器置于密封的空间里，当空气密度容积变化时，大纸盆扬声器探测到微弱的次声信号，经低频变压器耦合升压，放大、选频和整流，然后，将放大信号输出。该类产品用于采集次声波信号的扬声器纸盆易受环境温度影响，同时，产品还有体积大、功耗大和稳定性差等问题，使次声波技术和产品，一直未得到广泛的推广应用。

发明内容：

本实用新型要解决的技术问题是，现有的次声探测器体积大、功耗大和稳定性差。为解决该技术问题，本实用新型采用以下技术方案：次声探测器，包括声传感器、低通滤波器、放大电路、灵敏度调整电路、偏置电路、跟随器、负信号检测电路、正信号检测电路、延时保持电路和触发信号产生电路；它的特殊之处是：声传感器的输出端与低通滤波器的输入端连接，低通滤波器的输出端与放大电路的输入端连接，放大电路的输出端分别与灵敏度调整电路、负信号检测电路和正信号检测电路的输入端连接，灵敏度调整电路的输出端分别与负信号检测电路、正信号检测电路和跟随器的输入端连接，跟随器的输出端与正信号检测电路的输入端连接；负信号检测电路和正信号检测电路的输出端都与延时保持电路的输入端连接，延时保持电路的输出端与触发信号产生电路的输入端连接，触发信号产生电路的输出端作为次声探测器的输出端；偏置电路的输出端分别与声传感器、低通滤波器的输入端和触发信号产生电路的输入端连接。

声传感器用于将声波信号转变成电信号，它一般可以采用麦克风。低通滤波器用于对声传感器输出的电信号进行滤波，它的作用是将不需要的声频信号和高频干扰信号滤掉，其低通截止频率在5赫兹左右。放大电路对低通滤波器输出的次声波信号进行放大。灵敏度调整电路用于为负信号检测电路和正信号检测电路提供动态参考电压，并且可以改变本实用新型的灵敏度。偏置电路用于给声传感器、低通滤波器和触发信号产生电路提供偏置电压。跟随器用于将灵敏度调整电路输出的电压反相后，给正信号检测电路提供动态参考电压。负信号检测电路将放大电路输出低于动态参考电压的信号比较输出负脉冲。正信号检测电路将放大电路输出高于动态参考电压的信号比较输出负脉冲。延时保持电路将正信号检测电路和负信号检测电路输出的信号为触发信号产生电路提供足够的响应时间。触发信号产生电路将延时保持电路输出的信号与偏置电路提供的电压进行比较，输出脉冲信号。触发信号产生电路输出的信号可以用于驱动报警设备或输入计算机进行处理。

本实用新型的低通滤波器包括电阻R1、电阻R3、电容C2、电容C3、电容C4和运算放大器A1；电阻R1的一端作为低通滤波器的输入端与声传感器的输出端连接，电阻R1的另一端与电阻R3的一端和电容C2的一端连接；电阻R3的另一端与运算放大器A1的同相输入端和电容C3的一端连接，电容C3的另一端接地；电容C2的另一端与运算放大器A1的反相输入端和输出端连接，运算放大器A1的输出端与电容C4的一端连接，电容C4的另一端作为低通滤波器的输出端。

本实用新型的放大电路包括电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电容C5、电容C6和运算放大器A2；电阻R6的一端作为放大电路的输入端与低通滤波器的输出端连接，电阻R6的另一端与运算放大器A2的反相输入端连接；电阻R7的一端与电源正极VCC连接，电阻R7的另一端与电阻R8的一端和电容C5的一端连接，电阻R8和电容C5的另一端接地，电阻R7、电阻R8和电容C5的公共端与运算放大器A2的同相输入端连接；电阻R9的两端分别与运算放大器A2的反相输入端和输出端连接，电容C6的两端分别与运算放大器A2的反相输入端和输出端连接，运算放大器A2的输出端作为放大电路的输出端。

本实用新型的灵敏度调整电路包括电阻R12、电阻R13、可调电阻VR1和电容C7；电阻R12的一端作为灵敏度调整电路的输入端与放大电路的输出端连接，另一端与电容C7的一端和可调电阻VR1的一端连接；电容C7的另一端接地，可调电阻VR1的另一端与电阻R13的一端连接，电阻R13的另一端接地；可调电阻VR1的调节端作为灵敏度调整电路的输出端。

本实用新型的跟随器包括电阻R10、电阻R11、电阻R14和运算放大器A4；电阻R10的一端与电阻R7、电阻R8和电容C5的公共端连接，另一端与运算放大器A4的同相输入端连接；电阻R14的一端作为跟随器的输入端与灵敏度调整电路的输出端连接，另一端与运算放大器A4的反相输入端连接；电阻R11的两端分别与运算放大器A4的反相输入端和输出端连接，运算放大器A4的输出端作为跟随器的输出端。

本实用新型的负信号检测电路包括电阻R16和运算放大器A5；电阻R16的一端作为负信号检测电路的一个输入端与放大电路的输出端连接，电阻R16的另一端与运算放大器A5的同相输入端连接；运算放大器A5的反相输入端作为负信号检测电路的另一个输入端与灵敏度调整电路的输出端连接，运算放大器A5的输出端作为负信号检测电路的输出端。

本实用新型的正信号检测电路包括电阻R15和运算放大器A6；电阻R15的一端作为正信号检测电路的一个输入端与放大电路的输出端连接，电阻R15的另一端与运算放大器A6的反相输入端连接；运算放大器A6的同相输入端作为正信号检测电路的另一个输入端与跟随器的输出端连接，运算放大器A6的输出端作为正信号检测电路的输出端。

本实用新型的延时保持电路包括电阻R17、电阻R18和电容C8；电阻R17的一端与电源正极VCC连接，另一端与电阻R18的一端连接；电阻R18的另一端与电容C8的一端连接，电容C8的另一端与电源正极VCC连接；电阻R17与电阻R18的公共端作为延时保持电路的输入端，电阻R18与电容C8的公共端作为延时保持电路的输出端。

本实用新型的偏置电路包括电阻R4、电阻R5、电容C1和运算放大器A3；电阻R5的一端与电源正极VCC连接，电阻R5的另一端分别与电阻R4的一端和电容C1的一端连接，电阻R4和电容C1的另一端接地，电阻R4、电阻R5和电容C1的公共端与运算放大器A3的同相输入端连接；运算放大器A3的反相输入端与输出端连接，运算放大器A3的输出端作为偏置电路的输出端；偏置电路的输出端通过电阻R2与声传感器和低通滤波器的输入端连接。

本实用新型的触发信号产生电路包括电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电容C9、电容C10和运算放大器A7；电阻R19的一端作为触发信号产生电路的一个输入端与延时保持电路的输出端连接，电阻R19的另一端与运算放大器A7的反相输入端连接；电阻R21的一端与运算放大器A7的同相输入端连接，电阻R21的另一端与电容C10的一端连接，电容C10的另一端接地，电阻R21与电容C10的公共端作为触发信号产生电路的另一个输入端与偏置电路的输出端连接；电阻R20的两端分别与运算放大器A7的同相输入端和输出端连接；电阻R22、电阻R23和电容C9的一端与运算放大器A7的输出端连接，电阻R22和电容C9的另一端接地，电阻R23的另一端与电源正极VCC连接；运算放大器A7的输出端作为触发信号产生电路的输出端。

与现有的次声探测器相比，本实用新型可以采用微型低频麦克风作为声传感器，用于采集相对密封空间的汽密和容积的变化信号，由于微型低频麦克风的拾音性能优良，探测频率宽，密封度好的空间探测范围可达到300平方米以上。由于本实用新型的电路简单，可以利用高集成元器件和厚模电路，使本实用新型的体积大大缩小。本实用新型的灵敏度高，抗干扰能力强，稳定性好，功耗低。

附图说明：

图1为本实用新型的电路方框图；

图2为本实用新型的电路图。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型的最佳实施例进行详细描述。

如图1和图2所示，本实施例是一种次声探测器，它包括包括声传感器、低通滤波器、放大电路、灵敏度调整电路、偏置电路、跟随器、负信号检测电路、正信号检测电路、延时保持电路和触发信号产生电路。声传感器采用麦克风Mic，它的输出端与低通滤波器的输入端连接，低通滤波器的输出端与放大电路的输入端连接，放大电路的输出端分别与灵敏度调整电路、负信号检测电路和正信号检测电路的输入端连接，灵敏度调整电路的输出端分别与负信号检测电路和正信号检测电路的输入端连接，跟随器的输出端与正信号检测电路的输入端连接；负信号检测电路和正信号检测电路的输出端都与延时保持电路的输入端连接，延时保持电路的输出端与触发信号产生电路的输入端连接，触发信号产生电路的输出端作为次声探测器的输出端；偏置电路的输出端分别与声传感器、低通滤波器的输入端和触发信号产生电路的输入端连接。触发信号产生电路的输出端与驱动报警设备连接。低通滤波器包括电阻R1、电阻R3、电容C2、电容C3、电容C4和运算放大器A1；电阻R1的一端作为低通滤波器的输入端与声传感器Mic的输出端连接，电阻R1的另一端与电阻R3的一端和电容C2的一端连接；电阻R3的另一端与运算放大器A1的同相输入端和电容C3的一端连接，电容C3的另一端接地；电容C2的另一端与运算放大器A1的反相输入端和输出端连接，运算放大器A1的输出端与电容C4的一端连接，电容C4的另一端作为低通滤波器的输出端。放大电路包括电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电容C5、电容C6和运算放大器A2；电阻R6的一端作为放大电路的输入端与低通滤波器的输出端连接，电阻R6的另一端与运算放大器A2的反相输入端连接；电阻R7的一端与电源正极VCC连接，电阻R7的另一端与电阻R8的一端和电容C5的一端连接，电阻R8和电容C5的另一端接地，电阻R7、电阻R8和电容C5的公共端与运算放大器A2的同相输入端连接；电阻R9的两端分别与运算放大器A2的反相输入端和输出端连接，电容C6的两端分别与运算放大器A2的反相输入端和输出端连接，运算放大器A2的输出端作为放大电路的输出端。灵敏度调整电路包括电阻R12、电阻R13、可调电阻VR1和电容C7；电阻R12的一端作为灵敏度调整电路的输入端与放大电路的输出端连接，另一端与电容C7的一端和可调电阻VR1的一端连接；电容C7的另一端接地，可调电阻VR1的另一端与电阻R13的一端连接，电阻R13的另一端接地；可调电阻VR1的调节端作为灵敏度调整电路的输出端。跟随器包括电阻R10、电阻R11、电阻R14和运算放大器A4；电阻R10的一端与电阻R7、电阻R8和电容C5的公共端连接，另一端与运算放大器A4的同相输入端连接；电阻R14的一端作为跟随器的输入端与灵敏度调整电路的输出端连接，另一端与运算放大器A4的反相输入端连接；电阻R11的两端分别与运算放大器A4的反相输入端和输出端连接，运算放大器A4的输出端作为跟随器的输出端。负信号检测电路包括电阻R16和运算放大器A5；电阻R16的一端作为负信号检测电路的一个输入端与放大电路的输出端连接，电阻R16的另一端与运算放大器A5的同相输入端连接；运算放大器A5的反相输入端作为负信号检测电路的另一个输入端与灵敏度调整电路的输出端连接，运算放大器A5的输出端作为负信号检测电路的输出端。正信号检测电路包括电阻R15和运算放大器A6；电阻R15的一端作为正信号检测电路的一个输入端与放大电路的输出端连接，电阻R15的另一端与运算放大器A6的反相输入端连接；运算放大器A6的同相输入端作为正信号检测电路的另一个输入端与跟随器的输出端连接，运算放大器A6的输出端作为正信号检测电路的输出端。延时保持电路包括电阻R17、电阻R18和电容C8；电阻R17的一端与电源正极VCC连接，另一端与电阻R18的一端连接；电阻R18的另一端与电容C8的一端连接，电容C8的另一端与电源正极VCC连接；电阻R17与电阻R18的公共端作为延时保持电路的输入端，电阻R18与电容C8的公共端作为延时保持电路的输出端。偏置电路包括电阻R4、电阻R5、电容C1和运算放大器A3；电阻R5的一端与电源正极VCC连接，电阻R5的另一端分别与电阻R4的一端和电容C1的一端连接，电阻R4和电容C1的另一端接地，电阻R4、电阻R5和电容C1的公共端与运算放大器A3的同相输入端连接；运算放大器A3的反相输入端与输出端连接，运算放大器A3的输出端作为偏置电路的输出端；偏置电路的输出端通过电阻R2与声传感器Mic和低通滤波器的输入端连接。触发信号产生电路包括电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电容C9、电容C10和运算放大器A7；电阻R19的一端作为触发信号产生电路的一个输入端与延时保持电路的输出端连接，电阻R19的另一端与运算放大器A7的反相输入端连接；电阻R21的一端与运算放大器A7的同相输入端连接，电阻R21的另一端与电容C10的一端连接，电容C10的另一端接地，电阻R21与电容C10的公共端作为触发信号产生电路的另一个输入端与偏置电路的输出端连接；电阻R20的两端分别与运算放大器A7的同相输入端和输出端连接；电阻R22、电阻R23和电容C9的一端与运算放大器A7的输出端连接，电阻R22和电容C9的另一端接地，电阻R23的另一端与电源正极VCC连接；运算放大器A7的输出端作为触发信号产生电路的输出端。

声传感器Mic采用φ6的低频麦克风。电阻可以采用贴片电阻。运算放大器A1、运算放大器A2、运算放大器A3和运算放大器A4采用同一块集成电路2902，运算放大器A5、运算放大器A6和运算放大器A7采用同一块集成电路2901。上述电路中除声传感器Mic、电容和可调电阻VR1以外，可以做成厚膜电路。

使用时，声传感器Mic检测到空气中的次声波信号时，就被送到低通滤波器，它的作用是将不需要的声频信号和高频干扰信号滤掉，其低通截止频率在5赫兹左右。放大电路对低通滤波器输出的信号进行放大。电阻R7、电阻R8和电容C5提供运算放大器A2的固定的偏置电压。电阻R12、电阻R13、可调电阻VR1和电容C7提供动态参考电压给运算放大器A5的反相输入端。同时，通过跟随器，将电压反相后，提供一个反相的动态参考电压给运算放大器A6的同相输入端。调整VR1可以改变动态参数电压，从而改变本实用新型的灵敏度。当放大电路输出的信号低于动态参考电压时，由运算放大器A5组成的负信号检测电路被启动，输出由高电平转为低电平。这时，运算放大器A7的反相输入端电平低于同相输入端，其输出端亦由低电平转为高电平，即输出高电平触发信号。R17、R18和C8是延时保持电路，目的是使高电平信号保持一段时间，以足够触发系统控制电路。同样的原理，当放大电路输出的信号高于动态参考电压时，由运算放大器A6组成的正信号检测电路被启动，输出由高电平转为低电平，使运算放大器A7组成的触发信号产生电路，会输出一个高电平，去触发系统控制电路。同时，偏置电路提供偏置电压给声传感器Mic、运算放大器A1和参考电压给运算放大器A7。

Claims

1.次声探测器，包括声传感器、低通滤波器、放大电路、灵敏度调整电路、偏置电路、跟随器、负信号检测电路、正信号检测电路、延时保持电路和触发信号产生电路；其特征是：声传感器的输出端与低通滤波器的输入端连接，低通滤波器的输出端与放大电路的输入端连接，放大电路的输出端分别与灵敏度调整电路、负信号检测电路和正信号检测电路的输入端连接，灵敏度调整电路的输出端分别与负信号检测电路、正信号检测电路和跟随器的输入端连接，跟随器的输出端与正信号检测电路的输入端连接；负信号检测电路和正信号检测电路的输出端都与延时保持电路的输入端连接，延时保持电路的输出端与触发信号产生电路的输入端连接，触发信号产生电路的输出端作为次声探测器的输出端；偏置电路的输出端分别与声传感器、低通滤波器的输入端和触发信号产生电路的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的次声探测器，其特征是：低通滤波器包括电阻(R1)、电阻(R3)、电容(C2)、电容(C3)、电容(C4)和运算放大器(A1)；电阻(R1)的一端作为低通滤波器的输入端与声传感器的输出端连接，电阻(R1)的另一端与电阻(R3)的一端和电容(C2)的一端连接；电阻(R3)的另一端与运算放大器(A1)的同相输入端和电容(C3)的一端连接，电容(C3)的另一端接地；电容(C2)的另一端与运算放大器(A1)的反相输入端和输出端连接，运算放大器(A1)的输出端与电容(C4)的一端连接，电容(C4)的另一端作为低通滤波器的输出端。

3.根据权利要求1所述的次声探测器，其特征是：放大电路包括电阻(R6)、电阻(R7)、电阻(R8)、电阻(R9)、电容(C5)、电容(C6)和运算放大器(A2)；电阻(R6)的一端作为放大电路的输入端与低通滤波器的输出端连接，电阻(R6)的另一端与运算放大器(A2)的反相输入端连接；电阻(R7)的一端与电源正极(VCC)连接，电阻(R7)的另一端与电阻(R8)的一端和电容(C5)的一端连接，电阻(R8)和电容(C5)的另一端接地，电阻(R7)、电阻(R8)和电容(C5)的公共端与运算放大器(A2)的同相输入端连接；电阻(R9)的两端分别与运算放大器(A2)的反相输入端和输出端连接，电容(C6)的两端分别与运算放大器(A2)的反相输入端和输出端连接，运算放大器(A2)的输出端作为放大电路的输出端。

4.根据权利要求1所述的次声探测器，其特征是：灵敏度调整电路包括电阻(R12)、电阻(R13)、可调电阻(VR1)和电容(C7)；电阻(R12)的一端作为灵敏度调整电路的输入端与放大电路的输出端连接，另一端与电容(C7)的一端和可调电阻(VR1)的一端连接；电容(C7)的另一端接地，可调电阻(VR1)的另一端与电阻(R13)的一端连接，电阻(R13)的另一端接地；可调电阻(VR1)的调节端作为灵敏度调整电路的输出端。

5.根据权利要求3所述的次声探测器，其特征是：跟随器包括电阻(R10)、电阻(R11)、电阻(R14)和运算放大器(A4)；电阻(R10)的一端与电阻(R7)、电阻(R8)和电容(C5)的公共端连接，另一端与运算放大器(A4)的同相输入端连接；电阻(R14)的一端作为跟随器的输入端与灵敏度调整电路的输出端连接，另一端与运算放大器(A4)的反相输入端连接；电阻(R11)的两端分别与运算放大器(A4)的反相输入端和输出端连接，运算放大器(A4)的输出端作为跟随器的输出端。

6.根据权利要求1所述的次声探测器，其特征是：负信号检测电路包括电阻(R16)和运算放大器(A5)；电阻(R16)的一端作为负信号检测电路的一个输入端与放大电路的输出端连接，电阻(R16)的另一端与运算放大器(A5)的同相输入端连接；运算放大器(A5)的反相输入端作为负信号检测电路的另一个输入端与灵敏度调整电路的输出端连接，运算放大器(A5)的输出端作为负信号检测电路的输出端。

7.根据权利要求1所述的次声探测器，其特征是：正信号检测电路包括电阻(R15)和运算放大器(A6)；电阻(R15)的一端作为正信号检测电路的一个输入端与放大电路的输出端连接，电阻(R15)的另一端与运算放大器(A6)的反相输入端连接；运算放大器(A6)的同相输入端作为正信号检测电路的另一个输入端与跟随器的输出端连接，运算放大器(A6)的输出端作为正信号检测电路的输出端。

8.根据权利要求1、2、3、4、5、6或7所述的次声探测器，其特征是：延时保持电路包括电阻(R17)、电阻(R18)和电容(C8)；电阻(R17)的一端与电源正极(VCC)连接，另一端与电阻(R18)的一端连接；电阻(R18)的另一端与电容(C8)的一端连接，电容(C8)的另一端与电源正极(VCC)连接；电阻(R17)与电阻(R18)的公共端作为延时保持电路的输入端，电阻(R18)与电容(C8)的公共端作为延时保持电路的输出端。

9.根据权利要求8所述的次声探测器，其特征是：偏置电路包括电阻(R4)、电阻(R5)、电容(C1)和运算放大器(A3)；电阻(R5)的一端与电源正极(VCC)连接，电阻(R5)的另一端分别与电阻(R4)的一端和电容(C1)的一端连接，电阻(R4)和电容(C1)的另一端接地，电阻(R4)、电阻(R5)和电容(C1)的公共端与运算放大器(A3)的同相输入端连接；运算放大器(A3)的反相输入端与输出端连接，运算放大器(A3)的输出端作为偏置电路的输出端；偏置电路的输出端通过电阻(R2)与声传感器和低通滤波器的输入端连接。

10.根据权利要求9所述的次声探测器，其特征是：触发信号产生电路包括电阻(R19)、电阻(R20)、电阻(R21)、电阻(R22)、电阻(R23)、电容(C9)、电容(C10)和运算放大器(A7)；电阻(R19)的一端作为触发信号产生电路的一个输入端与延时保持电路的输出端连接，电阻(R19)的另一端与运算放大器(A7)的反相输入端连接；电阻(R21)的一端与运算放大器(A7)的同相输入端连接，电阻(R21)的另一端与电容(C10)的一端连接，电容(C10)的另一端接地，电阻(R21)与电容(C10)的公共端作为触发信号产生电路的另一个输入端与偏置电路的输出端连接；电阻(R20)的两端分别与运算放大器(A7)的同相输入端和输出端连接；电阻(R22)、电阻(R23)和电容(C9)的一端与运算放大器(A7)的输出端连接，电阻(R22)和电容(C9)的另一端接地，电阻(R23)的另一端与电源正极(VCC)连接；运算放大器(A7)的输出端作为触发信号产生电路的输出端。