專利名稱：次聲探測器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種探測次聲聲波存在的裝置，尤其是能感知密封空間里的空氣密度容積變化時產生次聲聲波的探測器。
聲傳感器用于將聲波信號轉變成電信號，它一般可以采用麥克風。低通濾波器用于對聲傳感器輸出的電信號進行濾波，它的作用是將不需要的聲頻信號和高頻干擾信號濾掉，其低通截止頻率在5赫茲左右。放大電路對低通濾波器輸出的次聲波信號進行放大。靈敏度調整電路用于為負信號檢測電路和正信號檢測電路提供動態參考電壓，并且可以改變本實用新型的靈敏度。偏置電路用于給聲傳感器、低通濾波器和觸發信號產生電路提供偏置電壓。跟隨器用于將靈敏度調整電路輸出的電壓反相后，給正信號檢測電路提供動態參考電壓。負信號檢測電路將放大電路輸出低于動態參考電壓的信號比較輸出負脈沖。正信號檢測電路將放大電路輸出高于動態參考電壓的信號比較輸出負脈沖。延時保持電路將正信號檢測電路和負信號檢測電路輸出的信號為觸發信號產生電路提供足夠的響應時間。觸發信號產生電路將延時保持電路輸出的信號與偏置電路提供的電壓進行比較，輸出脈沖信號。觸發信號產生電路輸出的信號可以用于驅動報警設備或輸入計算機進行處理。
本實用新型的低通濾波器包括電阻R1、電阻R3、電容C2、電容C3、電容C4和運算放大器A1；電阻R1的一端作為低通濾波器的輸入端與聲傳感器的輸出端連接，電阻R1的另一端與電阻R3的一端和電容C2的一端連接；電阻R3的另一端與運算放大器A1的同相輸入端和電容C3的一端連接，電容C3的另一端接地；電容C2的另一端與運算放大器A1的反相輸入端和輸出端連接，運算放大器A1的輸出端與電容C4的一端連接，電容C4的另一端作為低通濾波器的輸出端。
本實用新型的放大電路包括電阻R6、電阻R7、電阻R8、電阻R9、電容C5、電容C6和運算放大器A2；電阻R6的一端作為放大電路的輸入端與低通濾波器的輸出端連接，電阻R6的另一端與運算放大器A2的反相輸入端連接；電阻R7的一端與電源正極VCC連接，電阻R7的另一端與電阻R8的一端和電容C5的一端連接，電阻R8和電容C5的另一端接地，電阻R7、電阻R8和電容C5的公共端與運算放大器A2的同相輸入端連接；電阻R9的兩端分別與運算放大器A2的反相輸入端和輸出端連接，電容C6的兩端分別與運算放大器A2的反相輸入端和輸出端連接，運算放大器A2的輸出端作為放大電路的輸出端。
本實用新型的靈敏度調整電路包括電阻R12、電阻R13、可調電阻VR1和電容C7；電阻R12的一端作為靈敏度調整電路的輸入端與放大電路的輸出端連接，另一端與電容C7的一端和可調電阻VR1的一端連接；電容C7的另一端接地，可調電阻VR1的另一端與電阻R13的一端連接，電阻R13的另一端接地；可調電阻VR1的調節端作為靈敏度調整電路的輸出端。
本實用新型的跟隨器包括電阻R10、電阻R11、電阻R14和運算放大器A4；電阻R10的一端與電阻R7、電阻R8和電容C5的公共端連接，另一端與運算放大器A4的同相輸入端連接；電阻R14的一端作為跟隨器的輸入端與靈敏度調整電路的輸出端連接，另一端與運算放大器A4的反相輸入端連接；電阻R11的兩端分別與運算放大器A4的反相輸入端和輸出端連接，運算放大器A4的輸出端作為跟隨器的輸出端。
本實用新型的負信號檢測電路包括電阻R16和運算放大器A5；電阻R16的一端作為負信號檢測電路的一個輸入端與放大電路的輸出端連接，電阻R16的另一端與運算放大器A5的同相輸入端連接；運算放大器A5的反相輸入端作為負信號檢測電路的另一個輸入端與靈敏度調整電路的輸出端連接，運算放大器A5的輸出端作為負信號檢測電路的輸出端。
本實用新型的正信號檢測電路包括電阻R15和運算放大器A6；電阻R15的一端作為正信號檢測電路的一個輸入端與放大電路的輸出端連接，電阻R15的另一端與運算放大器A6的反相輸入端連接；運算放大器A6的同相輸入端作為正信號檢測電路的另一個輸入端與跟隨器的輸出端連接，運算放大器A6的輸出端作為正信號檢測電路的輸出端。
本實用新型的延時保持電路包括電阻R17、電阻R18和電容C8；電阻R17的一端與電源正極VCC連接，另一端與電阻R18的一端連接；電阻R18的另一端與電容C8的一端連接，電容C8的另一端與電源正極VCC連接；電阻R17與電阻R18的公共端作為延時保持電路的輸入端，電阻R18與電容C8的公共端作為延時保持電路的輸出端。
本實用新型的偏置電路包括電阻R4、電阻R5、電容C1和運算放大器A3；電阻R5的一端與電源正極VCC連接，電阻R5的另一端分別與電阻R4的一端和電容C1的一端連接，電阻R4和電容C1的另一端接地，電阻R4、電阻R5和電容C1的公共端與運算放大器A3的同相輸入端連接；運算放大器A3的反相輸入端與輸出端連接，運算放大器A3的輸出端作為偏置電路的輸出端；偏置電路的輸出端通過電阻R2與聲傳感器和低通濾波器的輸入端連接。
本實用新型的觸發信號產生電路包括電阻R19、電阻R20、電阻R21、電阻R22、電阻R23、電容C9、電容C10和運算放大器A7；電阻R19的一端作為觸發信號產生電路的一個輸入端與延時保持電路的輸出端連接，電阻R19的另一端與運算放大器A7的反相輸入端連接；電阻R21的一端與運算放大器A7的同相輸入端連接，電阻R21的另一端與電容C10的一端連接，電容C10的另一端接地，電阻R21與電容C10的公共端作為觸發信號產生電路的另一個輸入端與偏置電路的輸出端連接；電阻R20的兩端分別與運算放大器A7的同相輸入端和輸出端連接；電阻R22、電阻R23和電容C9的一端與運算放大器A7的輸出端連接，電阻R22和電容C9的另一端接地，電阻R23的另一端與電源正極VCC連接；運算放大器A7的輸出端作為觸發信號產生電路的輸出端。
與現有的次聲探測器相比，本實用新型可以采用微型低頻麥克風作為聲傳感器，用于采集相對密封空間的汽密和容積的變化信號，由于微型低頻麥克風的拾音性能優良，探測頻率寬，密封度好的空間探測范圍可達到300平方米以上。由于本實用新型的電路簡單，可以利用高集成元器件和厚模電路，使本實用新型的體積大大縮小。本實用新型的靈敏度高，抗干擾能力強，穩定性好，功耗低。
如
圖1和圖2所示，本實施例是一種次聲探測器，它包括包括聲傳感器、低通濾波器、放大電路、靈敏度調整電路、偏置電路、跟隨器、負信號檢測電路、正信號檢測電路、延時保持電路和觸發信號產生電路。聲傳感器采用麥克風Mic，它的輸出端與低通濾波器的輸入端連接，低通濾波器的輸出端與放大電路的輸入端連接，放大電路的輸出端分別與靈敏度調整電路、負信號檢測電路和正信號檢測電路的輸入端連接，靈敏度調整電路的輸出端分別與負信號檢測電路和正信號檢測電路的輸入端連接，跟隨器的輸出端與正信號檢測電路的輸入端連接；負信號檢測電路和正信號檢測電路的輸出端都與延時保持電路的輸入端連接，延時保持電路的輸出端與觸發信號產生電路的輸入端連接，觸發信號產生電路的輸出端作為次聲探測器的輸出端；偏置電路的輸出端分別與聲傳感器、低通濾波器的輸入端和觸發信號產生電路的輸入端連接。觸發信號產生電路的輸出端與驅動報警設備連接。低通濾波器包括電阻R1、電阻R3、電容C2、電容C3、電容C4和運算放大器A1；電阻R1的一端作為低通濾波器的輸入端與聲傳感器Mic的輸出端連接，電阻R1的另一端與電阻R3的一端和電容C2的一端連接；電阻R3的另一端與運算放大器A1的同相輸入端和電容C3的一端連接，電容C3的另一端接地；電容C2的另一端與運算放大器A1的反相輸入端和輸出端連接，運算放大器A1的輸出端與電容C4的一端連接，電容C4的另一端作為低通濾波器的輸出端。放大電路包括電阻R6、電阻R7、電阻R8、電阻R9、電容C5、電容C6和運算放大器A2；電阻R6的一端作為放大電路的輸入端與低通濾波器的輸出端連接，電阻R6的另一端與運算放大器A2的反相輸入端連接；電阻R7的一端與電源正極VCC連接，電阻R7的另一端與電阻R8的一端和電容C5的一端連接，電阻R8和電容C5的另一端接地，電阻R7、電阻R8和電容C5的公共端與運算放大器A2的同相輸入端連接；電阻R9的兩端分別與運算放大器A2的反相輸入端和輸出端連接，電容C6的兩端分別與運算放大器A2的反相輸入端和輸出端連接，運算放大器A2的輸出端作為放大電路的輸出端。靈敏度調整電路包括電阻R12、電阻R13、可調電阻VR1和電容C7；電阻R12的一端作為靈敏度調整電路的輸入端與放大電路的輸出端連接，另一端與電容C7的一端和可調電阻VR1的一端連接；電容C7的另一端接地，可調電阻VR1的另一端與電阻R13的一端連接，電阻R13的另一端接地；可調電阻VR1的調節端作為靈敏度調整電路的輸出端。跟隨器包括電阻R10、電阻R11、電阻R14和運算放大器A4；電阻R10的一端與電阻R7、電阻R8和電容C5的公共端連接，另一端與運算放大器A4的同相輸入端連接；電阻R14的一端作為跟隨器的輸入端與靈敏度調整電路的輸出端連接，另一端與運算放大器A4的反相輸入端連接；電阻R11的兩端分別與運算放大器A4的反相輸入端和輸出端連接，運算放大器A4的輸出端作為跟隨器的輸出端。負信號檢測電路包括電阻R16和運算放大器A5；電阻R16的一端作為負信號檢測電路的一個輸入端與放大電路的輸出端連接，電阻R16的另一端與運算放大器A5的同相輸入端連接；運算放大器A5的反相輸入端作為負信號檢測電路的另一個輸入端與靈敏度調整電路的輸出端連接，運算放大器A5的輸出端作為負信號檢測電路的輸出端。正信號檢測電路包括電阻R15和運算放大器A6；電阻R15的一端作為正信號檢測電路的一個輸入端與放大電路的輸出端連接，電阻R15的另一端與運算放大器A6的反相輸入端連接；運算放大器A6的同相輸入端作為正信號檢測電路的另一個輸入端與跟隨器的輸出端連接，運算放大器A6的輸出端作為正信號檢測電路的輸出端。延時保持電路包括電阻R17、電阻R18和電容C8；電阻R17的一端與電源正極VCC連接，另一端與電阻R18的一端連接；電阻R18的另一端與電容C8的一端連接，電容C8的另一端與電源正極VCC連接；電阻R17與電阻R18的公共端作為延時保持電路的輸入端，電阻R18與電容C8的公共端作為延時保持電路的輸出端。偏置電路包括電阻R4、電阻R5、電容C1和運算放大器A3；電阻R5的一端與電源正極VCC連接，電阻R5的另一端分別與電阻R4的一端和電容C1的一端連接，電阻R4和電容C1的另一端接地，電阻R4、電阻R5和電容C1的公共端與運算放大器A3的同相輸入端連接；運算放大器A3的反相輸入端與輸出端連接，運算放大器A3的輸出端作為偏置電路的輸出端；偏置電路的輸出端通過電阻R2與聲傳感器Mic和低通濾波器的輸入端連接。觸發信號產生電路包括電阻R19、電阻R20、電阻R21、電阻R22、電阻R23、電容C9、電容C10和運算放大器A7；電阻R19的一端作為觸發信號產生電路的一個輸入端與延時保持電路的輸出端連接，電阻R19的另一端與運算放大器A7的反相輸入端連接；電阻R21的一端與運算放大器A7的同相輸入端連接，電阻R21的另一端與電容C10的一端連接，電容C10的另一端接地，電阻R21與電容C10的公共端作為觸發信號產生電路的另一個輸入端與偏置電路的輸出端連接；電阻R20的兩端分別與運算放大器A7的同相輸入端和輸出端連接；電阻R22、電阻R23和電容C9的一端與運算放大器A7的輸出端連接，電阻R22和電容C9的另一端接地，電阻R23的另一端與電源正極VCC連接；運算放大器A7的輸出端作為觸發信號產生電路的輸出端。
聲傳感器Mic采用φ6的低頻麥克風。電阻可以采用貼片電阻。運算放大器A1、運算放大器A2、運算放大器A3和運算放大器A4采用同一塊集成電路2902，運算放大器A5、運算放大器A6和運算放大器A7采用同一塊集成電路2901。上述電路中除聲傳感器Mic、電容和可調電阻VR1以外，可以做成厚膜電路。
使用時，聲傳感器Mic檢測到空氣中的次聲波信號時，就被送到低通濾波器，它的作用是將不需要的聲頻信號和高頻干擾信號濾掉，其低通截止頻率在5赫茲左右。放大電路對低通濾波器輸出的信號進行放大。電阻R7、電阻R8和電容C5提供運算放大器A2的固定的偏置電壓。電阻R12、電阻R13、可調電阻VR1和電容C7提供動態參考電壓給運算放大器A5的反相輸入端。同時，通過跟隨器，將電壓反相后，提供一個反相的動態參考電壓給運算放大器A6的同相輸入端。調整VR1可以改變動態參數電壓，從而改變本實用新型的靈敏度。當放大電路輸出的信號低于動態參考電壓時，由運算放大器A5組成的負信號檢測電路被啟動，輸出由高電平轉為低電平。這時，運算放大器A7的反相輸入端電平低于同相輸入端，其輸出端亦由低電平轉為高電平，即輸出高電平觸發信號。R17、R18和C8是延時保持電路，目的是使高電平信號保持一段時間，以足夠觸發系統控制電路。同樣的原理，當放大電路輸出的信號高于動態參考電壓時，由運算放大器A6組成的正信號檢測電路被啟動，輸出由高電平轉為低電平，使運算放大器A7組成的觸發信號產生電路，會輸出一個高電平，去觸發系統控制電路。同時，偏置電路提供偏置電壓給聲傳感器Mic、運算放大器A1和參考電壓給運算放大器A7。
權利要求1.次聲探測器，包括聲傳感器、低通濾波器、放大電路、靈敏度調整電路、偏置電路、跟隨器、負信號檢測電路、正信號檢測電路、延時保持電路和觸發信號產生電路；其特征是聲傳感器的輸出端與低通濾波器的輸入端連接，低通濾波器的輸出端與放大電路的輸入端連接，放大電路的輸出端分別與靈敏度調整電路、負信號檢測電路和正信號檢測電路的輸入端連接，靈敏度調整電路的輸出端分別與負信號檢測電路、正信號檢測電路和跟隨器的輸入端連接，跟隨器的輸出端與正信號檢測電路的輸入端連接；負信號檢測電路和正信號檢測電路的輸出端都與延時保持電路的輸入端連接，延時保持電路的輸出端與觸發信號產生電路的輸入端連接，觸發信號產生電路的輸出端作為次聲探測器的輸出端；偏置電路的輸出端分別與聲傳感器、低通濾波器的輸入端和觸發信號產生電路的輸入端連接。
2.根據權利要求1所述的次聲探測器，其特征是低通濾波器包括電阻(R1)、電阻(R3)、電容(C2)、電容(C3)、電容(C4)和運算放大器(A1)；電阻(R1)的一端作為低通濾波器的輸入端與聲傳感器的輸出端連接，電阻(R1)的另一端與電阻(R3)的一端和電容(C2)的一端連接；電阻(R3)的另一端與運算放大器(A1)的同相輸入端和電容(C3)的一端連接，電容(C3)的另一端接地；電容(C2)的另一端與運算放大器(A1)的反相輸入端和輸出端連接，運算放大器(A1)的輸出端與電容(C4)的一端連接，電容(C4)的另一端作為低通濾波器的輸出端。
3.根據權利要求1所述的次聲探測器，其特征是放大電路包括電阻(R6)、電阻(R7)、電阻(R8)、電阻(R9)、電容(C5)、電容(C6)和運算放大器(A2)；電阻(R6)的一端作為放大電路的輸入端與低通濾波器的輸出端連接，電阻(R6)的另一端與運算放大器(A2)的反相輸入端連接；電阻(R7)的一端與電源正極(VCC)連接，電阻(R7)的另一端與電阻(R8)的一端和電容(C5)的一端連接，電阻(R8)和電容(C5)的另一端接地，電阻(R7)、電阻(R8)和電容(C5)的公共端與運算放大器(A2)的同相輸入端連接；電阻(R9)的兩端分別與運算放大器(A2)的反相輸入端和輸出端連接，電容(C6)的兩端分別與運算放大器(A2)的反相輸入端和輸出端連接，運算放大器(A2)的輸出端作為放大電路的輸出端。
4.根據權利要求1所述的次聲探測器，其特征是靈敏度調整電路包括電阻(R12)、電阻(R13)、可調電阻(VR1)和電容(C7)；電阻(R12)的一端作為靈敏度調整電路的輸入端與放大電路的輸出端連接，另一端與電容(C7)的一端和可調電阻(VR1)的一端連接；電容(C7)的另一端接地，可調電阻(VR1)的另一端與電阻(R13)的一端連接，電阻(R13)的另一端接地；可調電阻(VR1)的調節端作為靈敏度調整電路的輸出端。
5.根據權利要求3所述的次聲探測器，其特征是跟隨器包括電阻(R10)、電阻(R11)、電阻(R14)和運算放大器(A4)；電阻(R10)的一端與電阻(R7)、電阻(R8)和電容(C5)的公共端連接，另一端與運算放大器(A4)的同相輸入端連接；電阻(R14)的一端作為跟隨器的輸入端與靈敏度調整電路的輸出端連接，另一端與運算放大器(A4)的反相輸入端連接；電阻(R11)的兩端分別與運算放大器(A4)的反相輸入端和輸出端連接，運算放大器(A4)的輸出端作為跟隨器的輸出端。
6.根據權利要求1所述的次聲探測器，其特征是負信號檢測電路包括電阻(R16)和運算放大器(A5)；電阻(R16)的一端作為負信號檢測電路的一個輸入端與放大電路的輸出端連接，電阻(R16)的另一端與運算放大器(A5)的同相輸入端連接；運算放大器(A5)的反相輸入端作為負信號檢測電路的另一個輸入端與靈敏度調整電路的輸出端連接，運算放大器(A5)的輸出端作為負信號檢測電路的輸出端。
7.根據權利要求1所述的次聲探測器，其特征是正信號檢測電路包括電阻(R15)和運算放大器(A6)；電阻(R15)的一端作為正信號檢測電路的一個輸入端與放大電路的輸出端連接，電阻(R15)的另一端與運算放大器(A6)的反相輸入端連接；運算放大器(A6)的同相輸入端作為正信號檢測電路的另一個輸入端與跟隨器的輸出端連接，運算放大器(A6)的輸出端作為正信號檢測電路的輸出端。
8.根據權利要求1、2、3、4、5、6或7所述的次聲探測器，其特征是延時保持電路包括電阻(R17)、電阻(R18)和電容(C8)；電阻(R17)的一端與電源正極(VCC)連接，另一端與電阻(R18)的一端連接；電阻(R18)的另一端與電容(C8)的一端連接，電容(C8)的另一端與電源正極(VCC)連接；電阻(R17)與電阻(R18)的公共端作為延時保持電路的輸入端，電阻(R18)與電容(C8)的公共端作為延時保持電路的輸出端。
9.根據權利要求8所述的次聲探測器，其特征是偏置電路包括電阻(R4)、電阻(R5)、電容(C1)和運算放大器(A3)；電阻(R5)的一端與電源正極(VCC)連接，電阻(R5)的另一端分別與電阻(R4)的一端和電容(C1)的一端連接，電阻(R4)和電容(C1)的另一端接地，電阻(R4)、電阻(R5)和電容(C1)的公共端與運算放大器(A3)的同相輸入端連接；運算放大器(A3)的反相輸入端與輸出端連接，運算放大器(A3)的輸出端作為偏置電路的輸出端；偏置電路的輸出端通過電阻(R2)與聲傳感器和低通濾波器的輸入端連接。
10.根據權利要求9所述的次聲探測器，其特征是觸發信號產生電路包括電阻(R19)、電阻(R20)、電阻(R21)、電阻(R22)、電阻(R23)、電容(C9)、電容(C10)和運算放大器(A7)；電阻(R19)的一端作為觸發信號產生電路的一個輸入端與延時保持電路的輸出端連接，電阻(R19)的另一端與運算放大器(A7)的反相輸入端連接；電阻(R21)的一端與運算放大器(A7)的同相輸入端連接，電阻(R21)的另一端與電容(C10)的一端連接，電容(C10)的另一端接地，電阻(R21)與電容(C10)的公共端作為觸發信號產生電路的另一個輸入端與偏置電路的輸出端連接；電阻(R20)的兩端分別與運算放大器(A7)的同相輸入端和輸出端連接；電阻(R22)、電阻(R23)和電容(C9)的一端與運算放大器(A7)的輸出端連接，電阻(R22)和電容(C9)的另一端接地，電阻(R23)的另一端與電源正極(VCC)連接；運算放大器(A7)的輸出端作為觸發信號產生電路的輸出端。
專利摘要本實用新型涉及一種探測次聲聲波存在的裝置，名稱為次聲探測器。為解決現有的次聲探測器體積大、功耗大和穩定性差的問題，本實用新型采用以下技術方案次聲探測器，包括聲傳感器、低通濾波器、放大電路、靈敏度調整電路、偏置電路、跟隨器、負信號檢測電路、正信號檢測電路、延時保持電路和觸發信號產生電路。聲傳感器的輸出端與低通濾波器的輸入端連接，低通濾波器輸出信號經放大電路放大后分別輸入靈敏度調整電路、負信號檢測電路和正信號檢測電路，靈敏度調整電路的輸出端分別與負信號檢測電路和正信號檢測電路的輸入端連接。本實用新型主要用于探測次聲波，它的靈敏度高，抗干擾能力強，穩定性好，功耗低。
文檔編號G01H3/10GK2586144SQ02256030
公開日2003年11月12日 申請日期2002年12月16日 優先權日2002年12月16日
發明者王勝平 申請人:王勝平