專利名稱：一種用于檢測(cè)水波的空氣氣流強(qiáng)度的傳感裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種傳感設(shè)備，尤其是涉及一種用于檢測(cè)水波的空氣氣流強(qiáng)度的傳感裝置。
背景技術(shù)：
目前，各種防溺水的報(bào)警器層出不窮，但是真正具有高安全性的防溺水報(bào)警器卻是相當(dāng)少，大多數(shù)的防溺水報(bào)警器均存在漏報(bào)或者誤報(bào)的現(xiàn)象，從而大大降低了產(chǎn)品的實(shí)用性和可靠性。造成防溺水報(bào)警器漏報(bào)或誤報(bào)，除了防溺水報(bào)警器的嵌入式軟件處理層面的計(jì)算差異外，最主要是最前端的傳感器的差異。比如說(shuō)，市場(chǎng)上的有些防溺水報(bào)警器的前端傳感器只是一個(gè)簡(jiǎn)單的浮子開關(guān)式傳感器，其原理是依賴人不慎落入水中后，激起的較大波浪來(lái)推動(dòng)浮子的向上運(yùn)動(dòng)，再通過(guò)置于浮子內(nèi)部的干簧管的通斷原理產(chǎn)生邏輯1電平信號(hào)，觸發(fā)防溺水報(bào)警器中的報(bào)警功能模塊，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的報(bào)警功能，該浮子開關(guān)式傳感器雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是誤報(bào)率較高，給產(chǎn)品的安全性帶來(lái)了很大的隱患。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、抗干擾能力強(qiáng)，且漏報(bào)誤報(bào)率低的用于檢測(cè)水波的空氣氣流強(qiáng)度的傳感裝置。本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為一種用于檢測(cè)水波的空氣氣流強(qiáng)度的傳感裝置，其特征在于包括氣壓型探頭、信號(hào)放大處理模塊和A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊， 所述的氣壓型探頭檢測(cè)水波的空氣氣流強(qiáng)度，并轉(zhuǎn)換水波的空氣氣流強(qiáng)度為模擬小電壓信號(hào)，所述的氣壓型探頭傳輸模擬小電壓信號(hào)給所述的信號(hào)放大處理模塊，所述的信號(hào)放大處理模塊放大模擬小電壓信號(hào)，并傳輸放大后的模擬大電壓信號(hào)給所述的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，所述的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換模擬大電壓信號(hào)為數(shù)字電壓信號(hào)。還包括殼體和設(shè)置于所述的殼體下方的中空管，所述的中空管的頂端為密封端， 所述的密封端與所述的殼體連接，所述的中空管的底端為開口端，所述的開口端使用時(shí)伸入水中，所述的信號(hào)放大處理模塊和所述的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊設(shè)置于所述的殼體內(nèi)，所述的氣壓型探頭設(shè)置于所述的中空管內(nèi)。所述的氣壓型探頭設(shè)置于所述的中空管的密封端內(nèi)側(cè)的中間位置上。所述的信號(hào)放大處理模塊主要由多級(jí)差分放大器組成，第一級(jí)所述的差分放大器的輸入端與所述的氣壓型探頭的輸出端相連接，接收所述的氣壓型探頭的輸出端輸出的模擬小電壓信號(hào)，最后一級(jí)所述的差分放大器的輸出端與所述的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸入端相連接，輸出放大后的模擬大電壓信號(hào)給所述的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊。所述的信號(hào)放大處理模塊主要由三級(jí)差分放大器組成。所述的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊采用8 16位的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器。所述的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊采用10位的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于利用氣壓型探頭檢測(cè)水波的空氣氣流強(qiáng)度，當(dāng)周圍空氣壓力和氣流發(fā)生微小變化時(shí)，氣壓型探頭的氣流腔體內(nèi)的氣流也會(huì)相應(yīng)的發(fā)生變化，從而引起氣壓型探頭的陶瓷感應(yīng)片不同幅度的振動(dòng)，產(chǎn)生模擬小電壓信號(hào)，然后利用信號(hào)放大處理模塊對(duì)模擬小電壓信號(hào)進(jìn)行放大處理，再利用A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將模擬大電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字電壓信號(hào)，由于探頭能夠感應(yīng)到周圍極小的空氣流動(dòng)和空氣壓力變化，靈敏度非常高，因此檢測(cè)精度比較高；另一方面，由于信號(hào)放大處理模塊可以不失真的進(jìn)行放大處理，因此對(duì)周圍情況的漏報(bào)誤報(bào)可能性極?。淮送?，本傳感裝置功耗低、抗干擾能力強(qiáng)，且輸出信號(hào)為數(shù)字信號(hào)，便于后級(jí)的各種MCU進(jìn)行處理和計(jì)算，因而其使用范圍非常廣，可以適用于各種環(huán)境下的防溺水報(bào)警器中。

圖1為本實(shí)用新型的傳感裝置的氣壓型探頭、信號(hào)放大處理模塊和A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊之間的連接示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。本實(shí)用新型提出的一種用于檢測(cè)水波的空氣氣流強(qiáng)度的傳感裝置，如圖所示，其包括殼體(圖中未示出)、設(shè)置于殼體下方的中空管(圖中未示出)、氣壓型探頭1、信號(hào)放大處理模塊2和A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊3，中空管的頂端為密封端，密封端與殼體連接，中空管的底端為開口端，開口端使用時(shí)伸入水中，信號(hào)放大處理模塊2和A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊3設(shè)置于殼體內(nèi)，氣壓型探頭1設(shè)置于中空管內(nèi)，氣壓型探頭1檢測(cè)水波的空氣氣流強(qiáng)度，并轉(zhuǎn)換水波的空氣氣流強(qiáng)度為模擬小電壓信號(hào)，氣壓型探頭1傳輸模擬小電壓信號(hào)給信號(hào)放大處理模塊2，信號(hào)放大處理模塊2放大模擬小電壓信號(hào)，并傳輸放大后的模擬大電壓信號(hào)給A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊3，A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊3轉(zhuǎn)換模擬大電壓信號(hào)為數(shù)字電壓信號(hào)。在此具體實(shí)施例中，氣壓型探頭1設(shè)置于中空管的密封端內(nèi)側(cè)的中間位置上，這樣其能夠更精確地檢測(cè)到水波的空氣氣流強(qiáng)度。在此，氣壓型探頭1采用FUJI (富士)公司生產(chǎn)的ras-iii型號(hào)的探頭，該探頭內(nèi)部的接觸氣流的氣流腔體由收縮率小、抗腐蝕性強(qiáng)的工程塑料制成，氣流腔體的內(nèi)壁光滑，這樣可以使進(jìn)入氣流腔體內(nèi)的氣流盡量少的受到影響，達(dá)到了氣流腔體內(nèi)外氣流盡量一致的良好效果，氣流腔體內(nèi)設(shè)置有鍍金的陶瓷感應(yīng)片，該探頭的主要原理是根據(jù)探頭內(nèi)部空間的氣壓變化，引起探頭中的陶瓷感應(yīng)片的振動(dòng)， 從而產(chǎn)生不同的模擬電壓信號(hào)；這種型號(hào)的探頭完全防水防腐蝕，可以長(zhǎng)時(shí)間適用于高濕度高腐蝕的惡劣環(huán)境。除采用給出的型號(hào)為ras-111探頭外，也可采用具有相同功能的其他探頭。在此具體實(shí)施例中，信號(hào)放大處理模塊2主要由多級(jí)差分放大器組成，第一級(jí)差分放大器的輸入端與氣壓型探頭的輸出端相連接，接收氣壓型探頭的輸出端輸出的模擬小電壓信號(hào)，最后一級(jí)差分放大器的輸出端與A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸入端相連接，輸出放大后的模擬大電壓信號(hào)給A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，在此，多級(jí)差分放大器之間的連接方式直接采用現(xiàn)有的連接方式。實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)三級(jí)差分放大器即可，三級(jí)差分放大器的最大放大倍數(shù)可超過(guò)2000倍，三級(jí)差分放大器的放大倍數(shù)可根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行調(diào)節(jié)。在此，信號(hào)放大處理模塊也可直接采用現(xiàn)有的具有較高放大倍數(shù)的信號(hào)放大電路。[0017]在此具體實(shí)施例中，A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊3可采用8 16位的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器，如果位數(shù)太小，則可能達(dá)不到設(shè)計(jì)精度，如果位數(shù)太大，則會(huì)降低計(jì)算速度，因此在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊3可采用10位的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器，利用其進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，不僅采樣快、精度高，而且功耗低。本實(shí)用新型的傳感裝置可應(yīng)用于各種報(bào)警設(shè)備如防溺水報(bào)警器上的用于識(shí)別波浪的傳感器，當(dāng)人或者寵物掉入水中時(shí)，會(huì)激起水波，而水波會(huì)向四周傳遞過(guò)去，當(dāng)水波到達(dá)該傳感裝置的中空管的正下方時(shí)，波浪會(huì)壓縮中空管內(nèi)部密封空間的空氣，從而使內(nèi)部的氣壓短期內(nèi)發(fā)生變化，而此時(shí)置于中空管頂端中間位置上的氣壓型探頭的氣流腔體內(nèi)也會(huì)同時(shí)發(fā)生氣壓變化和擠壓，從而使氣壓型探頭的陶瓷感應(yīng)片發(fā)生振動(dòng)，引起氣壓型探頭前端的小信號(hào)的變化，當(dāng)小信號(hào)被信號(hào)放大處理模塊放大處理后，信號(hào)的變化已非常明顯， 再通過(guò)A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行數(shù)字化處理后，將中空管內(nèi)的變化信息準(zhǔn)確的傳輸給報(bào)警設(shè)備的MCU進(jìn)行處理，從而形成報(bào)警。本傳感裝置可以根據(jù)信號(hào)的波形識(shí)別出波浪是由突然的人或者寵物掉入引起的還是由風(fēng)等引起。
權(quán)利要求1.一種用于檢測(cè)水波的空氣氣流強(qiáng)度的傳感裝置，其特征在于包括氣壓型探頭、信號(hào)放大處理模塊和A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，所述的氣壓型探頭檢測(cè)水波的空氣氣流強(qiáng)度，并轉(zhuǎn)換水波的空氣氣流強(qiáng)度為模擬小電壓信號(hào)，所述的氣壓型探頭傳輸模擬小電壓信號(hào)給所述的信號(hào)放大處理模塊，所述的信號(hào)放大處理模塊放大模擬小電壓信號(hào)，并傳輸放大后的模擬大電壓信號(hào)給所述的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，所述的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換模擬大電壓信號(hào)為數(shù)字電壓信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于檢測(cè)水波的空氣氣流強(qiáng)度的傳感裝置，其特征在于還包括殼體和設(shè)置于所述的殼體下方的中空管，所述的中空管的頂端為密封端，所述的密封端與所述的殼體連接，所述的中空管的底端為開口端，所述的開口端使用時(shí)伸入水中，所述的信號(hào)放大處理模塊和所述的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊設(shè)置于所述的殼體內(nèi)，所述的氣壓型探頭設(shè)置于所述的中空管內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于檢測(cè)水波的空氣氣流強(qiáng)度的傳感裝置，其特征在于所述的氣壓型探頭設(shè)置于所述的中空管的密封端內(nèi)側(cè)的中間位置上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的一種用于檢測(cè)水波的空氣氣流強(qiáng)度的傳感裝置，其特征在于所述的信號(hào)放大處理模塊主要由多級(jí)差分放大器組成，第一級(jí)所述的差分放大器的輸入端與所述的氣壓型探頭的輸出端相連接，接收所述的氣壓型探頭的輸出端輸出的模擬小電壓信號(hào)，最后一級(jí)所述的差分放大器的輸出端與所述的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸入端相連接，輸出放大后的模擬大電壓信號(hào)給所述的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于檢測(cè)水波的空氣氣流強(qiáng)度的傳感裝置，其特征在于所述的信號(hào)放大處理模塊主要由三級(jí)差分放大器組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于檢測(cè)水波的空氣氣流強(qiáng)度的傳感裝置，其特征在于所述的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊采用8 16位的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種用于檢測(cè)水波的空氣氣流強(qiáng)度的傳感裝置，其特征在于所述的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊采用10位的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用于檢測(cè)水波的空氣氣流強(qiáng)度的傳感裝置，利用氣壓型探頭檢測(cè)水波的空氣氣流強(qiáng)度，當(dāng)周圍空氣壓力和氣流發(fā)生微小變化時(shí)，探頭的氣流腔體內(nèi)的氣流也會(huì)相應(yīng)的發(fā)生變化，從而引起探頭的陶瓷感應(yīng)片不同幅度的振動(dòng)，產(chǎn)生模擬小電壓信號(hào)，然后利用信號(hào)放大處理模塊對(duì)模擬小電壓信號(hào)進(jìn)行放大處理，再利用A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字電壓信號(hào)，由于探頭能夠感應(yīng)到周圍極小的空氣流動(dòng)和空氣壓力變化，靈敏度高，因此檢測(cè)精度比較高；另一方面，由于信號(hào)放大處理模塊可以不失真的進(jìn)行放大處理，因此對(duì)周圍情況的漏報(bào)誤報(bào)可能性極??；此外，本裝置功耗低、抗干擾能力強(qiáng)，且輸出信號(hào)為數(shù)字信號(hào)，便于后級(jí)的各種MCU進(jìn)行處理。
文檔編號(hào)G01L9/08GK201945694SQ20102060411
公開日2011年8月24日 申請(qǐng)日期2010年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月12日
發(fā)明者王忠琦 申請(qǐng)人:寧波高新區(qū)英諾科技有限公司