CN2804832Y

CN2804832Y - 一体化管道泄漏噪声变送器

Info

Publication number: CN2804832Y
Application number: CN 200520085089
Authority: CN
Inventors: 宋益纯
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-07-01
Filing date: 2005-07-01
Publication date: 2006-08-09
Anticipated expiration: 2015-07-01

Abstract

一种测量管道泄漏噪声信号强度的一体化管道泄漏噪声变送器，由麦克风(MIC)和信号转换电路组成。信号转换电路包括前置放大器(A)、带通滤波器(B)、精密整流滤波器(C)、指数放大器(D)、电压放大器(E)、电流变送器(F)依次联接组合构成。麦克风(MIC)的信号输出端连接至信号转换电路的输入端，信号转换电路将管道泄漏噪声信号直接转换成工业标准4～20mA直流电流信号，通过电缆与外接直流电源和负载连接。本实用新型结构简单，其输出信号可直接远传至工业过程监控计算机系统进行监视和报警，可广泛应用于火力发电厂锅炉、化工厂等生产现场，对管道泄漏进行早期报警。

Description

一体化管道泄漏噪声变送器

一、所属技术领域

本实用新型是一种测量管道泄漏噪声信号强度的仪表装置，尤其是能直接将管道泄漏噪声信号转换成工业标准4～20mA直流电流信号。

二、背景技术

目前，公知的管道泄漏噪声监测装置是先将麦克风测量的噪声信号由前置放大器放大，再用电缆将音频信号远传至设在控制室或电子设备间的信号处理装置，信号处理装置对音频信号进行带通滤波、整流滤波、对数放大，经电压—电流转换电路转换成4～20mA直流电流信号。前置放大器、信号处理装置需设置多路直流电源供电回路，且前置放大器所需的直流电源需用电缆远距离输送。整个测量系统各部分位置分散，设备复杂，不便于检修和维护。

三、发明内容

(一)发明目的

为了克服现有管道泄漏噪声监测装置设备复杂、位置分散的不足，本实用新型提供一种一体化管道泄漏噪声变送器，该变送器能将管道泄漏噪声信号直接转换成工业标准4～20mA直流电流信号。

(二)技术方案

本实用新型的一体化管道泄漏噪声变送器由麦克风(MIC)和信号转换电路组成。麦克风(MIC)的信号输出端连接至信号转换电路的输入端，信号转换电路的电源正端(Ui+)与外接直流电源的正端(Us+)连接，信号转换电路的电源负端(Ui-)与外接负载(RL)连接。信号转换电路由前置放大器(A)、带通滤波器(B)、精密整流滤波器(C)、指数放大器(D)、电压放大器(E)、电流变送器(F)等依次联接组合构成。前置放大器(A)由电阻(R1-R4)、电容(C1)、可调电阻(RW1)、集成运算放大器(A1)组成；带通滤波器(B)由两级带通滤波器组成，第一级带通滤波器由电阻(R5-R7)、电容(C3-C4)、集成运算放大器(A2)组成，第二级带通滤波器由电阻(R8-R10)、电容(C5-C6)、集成运算放大器(A3)组成；精密整流滤波器(C)由电阻(R11-R14)、电容(C7)、二极管(D1-D2)、集成运算放大器(A4)组成；指数放大器(D)由电阻(R15-R17)、温度补偿电阻(RT1-RT2)、电容(C8)、二极管(D3)、集成运算放大器(A5)组成；电压放大器(E)由电阻(R18-R21)、可调电阻(RW2)、集成运算放大器(A6)组成；电流变送器(F)由电阻(R22)、可调电阻(RW3)、集成精密电流变送器(XTR)、三极管(T1)、电容(C9)、二极管(D4)组成。其中，集成运算放大器(A1-A6)为微功耗、可单电源供电的集成运算放大器，如LMX324、LMX358或LMX321等。集成精密电流变送器(XTR)为可提供+5V稳压电源和+2.5V的基准电源，如XTR115。集成运算放大器(A1-A6)的电源正端连接至集成精密电流变送器(XTR)的+5V稳压电源输出端(Ureg)；集成运算放大器(A1-A6)的电源负端连接至集成精密电流变送器(XTR)的电流返回端(Iret)；集成运算放大器(A1-A6)的信号参考地(G)连接至集成精密电流变送器(XTR)的+2.5V基准电源输出端(Uref)。

麦克风(MIC)将管道的噪声信号送至信号转换电路，经前置放大器(A)放大、带通滤波器(B)滤波、精密整流滤波器(C)整流、指数放大器(D)对比放大、电压放大器(E)转换成电压信号并放大、由电流变送器(F)将信号电流送到外接负载(RL)。

(三)技术效果

本实用新型的一体化管道泄漏噪声变送器，在就地即可完成管道泄漏噪声信号向工业标准4～20mA直流电流信号的转换，能直接远传至工业过程监控计算机进行显示或报警，且仅需两芯电缆即可完成变送器本身供电和信号输出，便于检修、维护并降低产品成本。

四、附图说明：

图1是本实用新型的总体结构框图，

图2是本实用新型的电路原理图。

图中：MIC为麦克风 A为前置放大器 B为带通滤波器 C为精密整流滤波器 D为指数放大器 E为电压放大器 F为电流变送器

五、具体实施方式

本实用新型的一体化管道泄漏噪声变送器由麦克风(MIC)和信号转换电路组成。麦克风(MIC)的信号输出端连接至信号转换电路的输入端，信号转换电路的电源正端(Ui+)通过电缆与外接直流电源的正端(Us+)连接，信号转换电路的电源负端(Ui-)通过电缆与外接负载(RL)连接。信号转换电路由前置放大器(A)、带通滤波器(B)、精密整流滤波器(C)、指数放大器(D)、电压放大器(E)、电流变送器(F)组合在一起构成。为了降低信号转换电路的功耗、简化供电回路，信号转换电路中采用的集成运算放大器(A1-A6)为微功耗、可单电源供电的集成运算放大器，如LMX324、LMX358或LMX321。电流变送器(F)采用XTR115型集成精密电流变送器，该集成电路能提供+5V稳压电源和+2.5V基准电源。集成运算放大器(A1-A6)的电源正端连接至集成精密电流变送器(XTR115)的+5V稳压电源输出端(Ureg)；集成运算放大器(A1-A6)的电源负端连接至集成精密电流变送器(XTR115)的电流返回端(Iret)；集成运算放大器(A1-A6)的信号参考地(G)连接至集成精密电流变送器(XTR115)的+2.5V基准电源输出端(Uref)。

前置放大器(A)由电阻(R1-R4)、电容(C1)、可调电阻(RW1)、集成运算放大器(A1)组成。麦克风(MIC)的信号输出端通过隔直电容(C1)和电阻(R2)接集成运算放大器(A1)的反相输入端；集成精密电流变送器(XTR115)的+5V稳压电源输出端(Ureg)通过电阻(R1)接麦克风(MIC)的信号输出端，向麦克风(MIC)提供电源。反馈电阻(R4)和电阻(R3)用于设定集成运算放大器(A1)的放大倍数，使其工作在线性放大区；可调电阻(RW1)用于改变送至带通滤波器的电压信号幅度。可调电阻(RW1)的一个固定端接集成运算放大器(A1)的输出端，其滑动端通过隔直电容(C2)接带通滤波器的输入端，即电阻(R5)。

带通滤波器(B)由两级带通滤波器组成，第一级带通滤波器由电阻(R5-R7)、电容(C3-C4)、集成运算放大器(A2)组成，第二级带通滤波器由电阻(R8-R10)、电容(C5-C6)、集成运算放大器(A3)组成。集成运算放大器(A3)的输出端接精密整流滤波器(C)的输入端。即电阻(R11)。

精密整流滤波器(C)由电阻(R11-R14)、电容(C7)、二极管(D1-D2)、集成运算放大器(A4)组成。集成运算放大器(A4)的输出经电阻(R14)和电容(C7)滤波后，接指数放大器(D)的输入端，即电阻(R15)和温度补偿电阻(RT1)的节点处。

指数放大器(D)由电阻(R15-R17)、温度补偿电阻(RT1-RT2)、电容(C8)、二极管(D3)、集成运算放大器(A5)组成。其中，温度补偿电阻(RT1)具有负温度系数，温度补偿电阻(RT2)具有正温度系数，补偿二极管(D3)温度变化时对放大器输出的影响。温度补偿电阻(RT2)和电阻(R17)的连接处接电压放大器(E)的输入端，即电阻(R18)。

电压放大器(E)由电阻(R18-R21)、可调电阻(RW2)、集成运算放大器(A6)组成。其中，可调电阻(RW2)用于调整本实用新型的一体化管道泄漏噪声变送器的电气零点，即当无噪声信号时，使其输出为直流4mA。集成运算放大器(A6)的输出接电流变送器(F)的输入端，即可调电阻(RW3)。

电流变送器(F)由电阻(R22)、可调电阻(RW3)、集成精密电流变送器(XTR)、三极管(T1)、电容(C9)、二极管(D4)组成。集成精密电流变送器(XTR)为XTR115。集成运算放大器(A6)的输出电压(U)经可调电阻(RW3)与电阻(R22)转换为电流(I)，接集成精密电流变送器(XTR)的输入端(Ii)。集成精密电流变送器(XTR)将输入的电流信号(I)放大100倍，即其输出电流Io＝100I＝100U/(RW3+R22)。其中，可调电阻(RW3)用于调整本实用新型的一体化管道泄漏噪声变送器的量程，即当管道泄漏噪声信号为100dB时，使其输出为直流20mA。三极管(T1)用于本变送器输出电流的功率放大，以便减小集成精密电流变送器(XTR)的功耗。三极管(T1)的基极、集电极和发射极分别接集成精密电流变送器(XTR)的端子(B)、端子(U+)和端子(E)。二极管(D4)用作外接电源的极性保护，串接在集成精密电流变送器(XTR)的端子(U+)和本实用新型的一体化管道泄漏噪声变送器的端子(Ui+)之间。电容(C9)起消噪作用，并接在本实用新型的一体化管道泄漏噪声变送器的端子(U+)和端子(OUT)之间。

Claims

1.一种一体化管道泄漏噪声变送器，包含有麦克风(MIC)和信号转换电路，其特征是：麦克风(MIC)的信号输出端连接至转换电路的输入端，信号转换电路的电源正端(Ui+)与外接直流电源的正端(Us+)连接，信号转换电路的电源负端(Ui-)与外接负载(RL)连接；信号转换电路由前置放大器(A)、带通滤波器(B)、精密整流滤波器(C)、指数放大器(D)、电压放大器(E)、电流变送器(F)依次联接组合构成。

2、根据权利要求1所述的一体化管道泄漏噪声变送器，其特征是：信号转换电路中前置放大器(A)由电阻(R1-R4)、电容(C1)、可调电阻(RW1)、集成运算放大器(A1)组成；带通滤波器(B)由两级带通滤波器组成，第一级带通滤波器由电阻(R5-R7)、电容(C3-C4)、集成运算放大器(A2)组成，第二级带通滤波器由电阻(R8-R10)、电容(C5-C6)、集成运算放大器(A3)组成；精密整流滤波器(C)由电阻(R11-R14)、电容(C7)、二极管(D1-D2)、集成运算放大器(A4)组成；指数放大器(D)由电阻(R15-R17)、温度补偿电阻(RT1-RT2)、电容(C8)、二极管(D3)、集成运算放大器(A5)组成；电压放大器(E)由电阻(R18-R21)、可调电阻(RW2)、集成运算放大器(A6)组成；电流变送器(F)由电阻(R22)、可调电阻(RW3)、集成精密电流变送器(XTR)、三极管(T1)、电容(C9)、二极管(D4)组成。

3、根据权利要求2所述的一体化管道泄漏噪声变送器，其特征是：信号转换电路中采用的集成运算放大器(A1-A6)为微功耗、可单电源供电的集成运算放大器，可以是LMX324、LMX358或LMX321。

4、根据权利要求2所述的一体化管道泄漏噪声变送器，其特征是：电流变送器(F)中的集成精密电流变送器(XTR)为可提供+5V稳压电源和+2.5V的基准电源，可以是XTR115。

5、根据权利要求2所述的一体化管道泄漏噪声变送器，其特征是：信号转换电路中集成运算放大器(A1-A6)的电源正端连接至集成精密电流变送器(XTR)的+5V稳压电源输出端(Ureg)，集成运算放大器(A1-A6)的电源负端连接至集成精密电流变送器(XTR)的电流返回端(Iret)。

6、根据权利要求2所述的一体化管道泄漏噪声变送器，其特征是：信号转换电路中集成运算放大器(A1-A6)的信号参考地(G)连接至集成精密电流变送器(XTR)的+2.5V基准电源输出端(Uref)。