專利名稱：一種可拼拆式無浮線傳感器陣列的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于聲學(xué)與振動(dòng)測(cè)量領(lǐng)域，尤其是一種可拼拆式無浮線傳感器陣列。
背景技術(shù)：
傳感器陣列是指將多個(gè)聲學(xué)或振動(dòng)傳感器接收單元在空間的分布排列，它按照某種平面或者立體幾何形狀，或有序或隨機(jī)排列分布在支架上的聲學(xué)探測(cè)裝置，主要功能是計(jì)算空間聲場(chǎng)或者振動(dòng)場(chǎng)的能量分布，得到聲場(chǎng)或者振動(dòng)場(chǎng)的空間信息，確定出聲源或振源的位置和強(qiáng)度，并且能夠增強(qiáng)期望信號(hào)和抑制背景噪聲和干擾源，因此廣泛應(yīng)用于工業(yè)中機(jī)器噪聲控制和機(jī)器故障診斷中。傳感器陣列的便攜性和可靠性是影響其推廣和應(yīng)用的重要因素。傳感器陣列的尺寸大小與所需測(cè)量的機(jī)器噪聲和振動(dòng)的頻率有關(guān)，由于機(jī)器噪聲和振動(dòng)的頻率通常較低，因此要求傳感器陣列具有較大的孔徑尺寸，這樣給傳感器陣列的使用、運(yùn)輸、安裝帶來了困難。目前，市場(chǎng)上的產(chǎn)品如德國GiFi公司的平面圓環(huán)形陣列、丹麥B&K公司的平面螺旋陣列的尺寸都是固定的，為了解決使用便攜性的問題，犧牲了陣列的孔徑尺寸，一般都小于
0.75m，這樣影響了產(chǎn)品的性能。中國科學(xué)院聲學(xué)研究所研制平面螺旋傳感器陣列采用的折疊方式，使得陣列孔徑得到增加，但是展開后的平整度難以得到保證，特別是信號(hào)線容易損壞，可靠性得不到保證。目前市場(chǎng)上的同類產(chǎn)品都面臨信號(hào)線走線復(fù)雜的問題，每個(gè)傳聲器都需要線纜連接至采集設(shè)備上，由于傳聲器數(shù)目眾多，比如64元或128元甚至更多，不僅線纜布線錯(cuò)綜復(fù)雜、安裝難度大、故障風(fēng)險(xiǎn)大，而且增加陣列的重量，影響美觀，更重要的是線纜連接的可靠性較差，長(zhǎng)期使用線纜的連接插件會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)問題，電氣性能的可靠性差。綜上所述，現(xiàn)有的傳感器陣列必須要在陣體尺寸、使用和運(yùn)輸方便攜性方面做一些妥協(xié)，從而影響了產(chǎn)品的性能。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、性能穩(wěn)定、便于安裝與攜帶的可拼拆式無浮線傳感器陣列。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:—種可拼拆式無浮線傳感器陣列，包括中心模塊、側(cè)翼模塊和陣元節(jié)點(diǎn)，中心模塊和側(cè)翼模塊可拆卸安裝在一起，陣元節(jié)點(diǎn)安裝在中心模塊和側(cè)翼模塊的前側(cè)表面上并呈平面螺旋陣列分布，所述的中心模塊和側(cè)翼模塊均由前面板、電路板層和后襯板組成，電路板層安裝在前面板和后襯板之間，在中心模塊的電路板層和側(cè)翼模塊的電路板層側(cè)面設(shè)有模塊連接插頭并相互插接在一起。而且，所述中心模塊前側(cè)的中心位置安裝一用于攝錄視頻圖像的攝像頭。而且，所述中心模塊后側(cè)的中心位置安裝一主支撐盤，該主支撐盤連接有四個(gè)斜拉桿，四個(gè)斜拉桿的另一端安裝在中心模塊后側(cè)的四個(gè)邊角處。而且，所述中心模塊和側(cè)翼模塊均為鏤空結(jié)構(gòu)，且中心模塊和側(cè)翼模塊均由非金屬材料制成。而且，所述側(cè)翼模塊的數(shù)量為一至四個(gè)；當(dāng)側(cè)翼模塊的數(shù)量為四個(gè)時(shí)，陣元節(jié)點(diǎn)數(shù)量為64個(gè)，所述的陣元節(jié)點(diǎn)分布在以中心點(diǎn)為圓心的八條逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的螺線上，其中，中心模塊上安裝12個(gè)陣元節(jié)點(diǎn)，每個(gè)側(cè)翼模塊上安裝13個(gè)陣元節(jié)點(diǎn)。而且，所述的中心模塊和側(cè)翼模塊的安裝方式為:中心模塊和側(cè)翼模塊的兩端分別通過兩個(gè)模塊拼接扣可拆卸安裝在一起。而且，所述前面板、電路板層和后襯板通過模塊疊合連接桿和固定釘梢固定在一起。而且，所述的模塊連接插頭是一種DB37型插頭和插座，該模塊連接插頭將中心模塊與側(cè)翼模塊之間的信號(hào)線連接在一起。而且，所述的陣元節(jié)點(diǎn)包括測(cè)量傳聲器、振動(dòng)傳感器或咪頭，所述的測(cè)量傳聲器和振動(dòng)傳感器通過陣元底座放大器安裝在前面板上，所述的咪頭直接安裝電路板層上。而且，所述的電路板層包括多路音頻信號(hào)采集卡、視頻信號(hào)采集卡、USB集線器，該多路音頻信號(hào)采集卡與電路板層采用插座形式實(shí)現(xiàn)與陣元節(jié)點(diǎn)相連接進(jìn)行音頻信號(hào)采集，該視頻信號(hào)采集卡與攝像頭相連接進(jìn)行視頻信號(hào)采集，多路音頻信號(hào)采集卡及視頻信號(hào)采集卡連接到USB集線器上，該USB集線器通過USB線與計(jì)算機(jī)相連接進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:1、本傳感器陣列采用模塊連接插頭進(jìn)行中心模塊與側(cè)翼模塊之間電信號(hào)連接，克服了現(xiàn)有傳感器陣列布線復(fù)雜、安裝難度大、信號(hào)抗干擾能力差的問題，保證了信號(hào)質(zhì)量，減少了操作中的差錯(cuò)，電氣性能好。2、本傳感器陣列的中心模塊和側(cè)翼模塊之間通過模塊拼接扣相連接并通過中心模塊背后的斜拉桿與一個(gè)主支撐盤構(gòu)成具有良好剛性的平面型傳感器陣列，同時(shí)，中心模塊與側(cè)翼模塊均采用三層疊合形式構(gòu)成并通過模塊疊合連接桿和固定釘梢固定在一起，保證了傳感器陣列具有足夠的剛性。3、本傳感器陣列可根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)合安裝相應(yīng)數(shù)量的側(cè)翼模塊，構(gòu)成不同形式的傳感器陣列，滿足了不同應(yīng)用場(chǎng)合的需要。4、本傳感器陣列可以采用三類不同的傳感器，包括1/2英吋測(cè)量傳聲器、振動(dòng)傳感器和咪頭分別用于測(cè)量機(jī)器設(shè)備噪聲、機(jī)器設(shè)備振動(dòng)、音頻聲波。5、本傳感器陣列的中心模塊和側(cè)翼模塊均采用鏤空結(jié)構(gòu)，減少了陣列結(jié)構(gòu)的占空比,可減少對(duì)聲場(chǎng)的影響。6、本傳感器陣列的中心模塊和側(cè)翼模塊采用非金屬材料制成，如環(huán)氧樹脂板制做，其與全金屬材料制成的陣列相比，其質(zhì)量可減輕1/2，且整體剛性不會(huì)降低。7、本傳感器陣列的側(cè)翼模塊可以從中心模塊拆卸后平行疊放置一個(gè)包裝箱內(nèi)，便于攜帶運(yùn)輸。圖說明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖(后側(cè)視圖)；圖2是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖(前側(cè)視圖)；圖3是本實(shí)用新型的中心模塊的鏤空結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實(shí)用新型的側(cè)翼模塊的鏤空結(jié)構(gòu)示意圖；[0030]圖5是本實(shí)用新型的電路板層、前面板、后襯板三層結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本實(shí)用新型的電路原理框圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳述。一種可拼拆式無浮線傳感器陣列，如圖1及圖2所示，包括中心模塊I和四個(gè)側(cè)翼模塊2，所述的中心模塊和側(cè)翼模塊均為鏤空結(jié)構(gòu)并由非金屬材料制成，在中心模塊的的四個(gè)邊角處通過八個(gè)模塊拼接扣3與四個(gè)側(cè)翼模塊連接構(gòu)成具有良好剛性的平面型傳感器陣列，中心模塊與四個(gè)側(cè)翼模塊通過模塊拼接扣可以方便地進(jìn)行分離和拼裝。如圖3及圖4所示，所述的模塊拼接扣為一種雙向扣，可以從正反兩面同時(shí)扣緊，從而使中心模塊與四個(gè)側(cè)翼模塊得到足夠的剛性。在中心模塊后側(cè)的中心位置安裝有主支撐盤17，該主支撐盤連接有四個(gè)斜拉桿18，四個(gè)斜拉桿的另一端安裝在中心模塊后側(cè)的四個(gè)邊角處，主支撐盤和四個(gè)斜拉桿起到固定支撐作用。在中心模塊前側(cè)的中心位置安裝有攝像頭12用于視頻信號(hào)采集，在中心模塊及四個(gè)側(cè)翼模塊的前側(cè)共設(shè)有64個(gè)陣元節(jié)點(diǎn)6 (或者更多陣元)，所有陣元節(jié)點(diǎn)呈8條完全一樣的螺線形式，形成了一個(gè)平面螺旋陣列。其中，中心模塊上安裝了12個(gè)陣元節(jié)點(diǎn)，每個(gè)側(cè)翼模塊上安裝了 13個(gè)陣元節(jié)點(diǎn)。如圖5所示，中心模塊和四個(gè)側(cè)翼模塊均由電路板層8、前面板9和后襯板10組合而成的，電路板層設(shè)置在前面板和后襯板之間并通過模塊疊合連接桿5和固定釘梢11固定在一起，在中心模塊的電路板層和四個(gè)側(cè)翼模塊的電路板層側(cè)面設(shè)有模塊連接插頭4，所述的模塊連接插頭是一種DB37型插頭和插座，共有8對(duì)，通過模塊連接插頭可以將中心模塊與四個(gè)側(cè)翼模塊之間的信號(hào)線連接在一起。陣元節(jié)點(diǎn)安裝在前面板上，陣元節(jié)點(diǎn)包括三類陣元傳感器，第一類是1/2英吋金屬膜電容式測(cè)量傳聲器，該類傳聲器通過螺紋安裝在帶阻輸入的放大器的陣元底座放大器7，該陣元底座放大器安裝在前面板上形成了對(duì)機(jī)器噪聲測(cè)量的傳感器陣列，該類傳感器主要用于測(cè)量噪聲源的位置和分布，如監(jiān)測(cè)機(jī)器運(yùn)行的工況；第二類是1/2英吋振動(dòng)傳感器，該類傳感器通過螺紋安裝在帶阻輸入的放大器的陣元底座放大器上，該陣元底座放大器安裝在前面板上，形成了振動(dòng)傳感器陣列，該類傳感器主要用于測(cè)量振動(dòng)源的位置和分布，如監(jiān)測(cè)機(jī)器運(yùn)行的工況；第三類是咪頭，當(dāng)陣元傳感器采用咪頭時(shí)，不需要用陣元底座放大器，而是直接將咪焊接到電路板上的輸入端，在陣元節(jié)點(diǎn)處的電路設(shè)有一個(gè)放大器，形成了一種語音信號(hào)拾取的陣列，該類傳感器主要用于語音頻段聲源的的位置和分布，如說話人監(jiān)聽，音頻聲場(chǎng)測(cè)量分析等。所述的電路板層包括多路音頻信號(hào)采集卡13、視頻信號(hào)采集卡14、USB集線器15，如圖6所示，該多路音頻信號(hào)采集卡采用64路音頻信號(hào)采集卡，該64路音頻信號(hào)采集卡與電路板層采用插座形式實(shí)現(xiàn)與陣元節(jié)點(diǎn)相連接進(jìn)行音頻信號(hào)采集，避免了表面安裝浮線帶來的問題；該視頻信號(hào)采集卡與攝像頭與相連接進(jìn)行視頻信號(hào)采集，多路音頻信號(hào)采集卡及視頻信號(hào)采集卡連接到USB集線器上；多路音頻信號(hào)采集卡及視頻信號(hào)采集卡連接到USB集線器上，該USB集線器通過USB線16與計(jì)算機(jī)相連接進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。上述實(shí)施例是以一個(gè)中心模塊和四個(gè)側(cè)翼模塊為例進(jìn)行說明，實(shí)際上可以根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)合，可以采用一個(gè)中心模塊和少量側(cè)翼模塊組合，以適合于空間受限的情況下使用，雖然陣元數(shù)量少，但是同樣可以作為陣列進(jìn)行使用，只是在完成與大陣同樣的功能時(shí)精度降低，分離度變差而已。增加或者減少中心模塊和側(cè)翼模塊上的陣元數(shù)量無疑可以得到不同的陣列布局。本傳感器陣列的側(cè)翼模塊可以從中心模塊拆卸后可以平行疊裝，并通過螺釘固定，一個(gè)直徑Im的陣列的所有模塊可以重疊后安放到一個(gè)30cmX40cmX52cm的包裝箱內(nèi)，便于攜帶運(yùn)輸，組合直徑Im的陣列拆分重疊組裝后包裝箱尺寸約52cm，方便攜帶運(yùn)輸。需要強(qiáng)調(diào)的是，本實(shí)用新型所述的實(shí)施例是說明性的，而不是限定性的，如陣元節(jié)點(diǎn)數(shù)量可以是36、48、80等其他數(shù)量，因此本實(shí)用新型包括并不限于具體實(shí)施方式
中所述的實(shí)施例，凡是由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案得出的其他實(shí)施方式，同樣屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求1.一種可拼拆式無浮線傳感器陣列，其特征在于:包括中心模塊、側(cè)翼模塊和陣元節(jié)點(diǎn)，中心模塊和側(cè)翼模塊可拆卸安裝在一起，陣元節(jié)點(diǎn)安裝在中心模塊和側(cè)翼模塊的前側(cè)表面上并呈平面螺旋陣列分布，所述的中心模塊和側(cè)翼模塊均由前面板、電路板層和后襯板組成，電路板層安裝在前面板和后襯板之間，在中心模塊的電路板層和側(cè)翼模塊的電路板層側(cè)面設(shè)有模塊連接插頭并相互插接在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可拼拆式無浮線傳感器陣列，其特征在于:所述中心模塊前側(cè)的中心位置安裝一個(gè)用于攝錄視頻圖像的攝像頭。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可拼拆式無浮線傳感器陣列，其特征在于:所述中心模塊后側(cè)的中心位置安裝一主支撐盤，該主支撐盤連接有四個(gè)斜拉桿，四個(gè)斜拉桿的另一端安裝在中心模塊后側(cè)的四個(gè)邊角處。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可拼拆式無浮線傳感器陣列，其特征在于:所述中心模塊和側(cè)翼模塊均為鏤空結(jié)構(gòu)，且中心模塊和側(cè)翼模塊均由非金屬材料制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的一種可拼拆式無浮線傳感器陣列，其特征在于:所述側(cè)翼模塊的數(shù)量為一至四個(gè)；當(dāng)側(cè)翼模塊的數(shù)量為四個(gè)時(shí)，陣元節(jié)點(diǎn)數(shù)量為64個(gè)，所述的陣元節(jié)點(diǎn)分布在以中心點(diǎn)為圓心的八條逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的螺線上，其中，中心模塊上安裝12個(gè)陣元節(jié)點(diǎn)，每個(gè)側(cè)翼模塊上安裝13個(gè)陣元節(jié)點(diǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的一種可拼拆式無浮線傳感器陣列，其特征在于:所述的中心模塊和側(cè)翼模塊的安裝方式為:中心模塊和側(cè)翼模塊的兩端分別通過兩個(gè)模塊拼接扣可拆卸安裝在一起。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的一種可拼拆式無浮線傳感器陣列，其特征在于:所述前面板、電路板層和后襯板通過模塊疊合連接桿和固定釘梢固定在一起。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的一種可拼拆式無浮線傳感器陣列，其特征在于:所述的模塊連接插頭是一種DB37型插頭和插座，該模塊連接插頭將中心模塊與側(cè)翼模塊之間的信號(hào)線連接在一起。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的一種可拼拆式無浮線傳感器陣列，其特征在于:所述的陣元節(jié)點(diǎn)包括測(cè)量傳聲器、振動(dòng)傳感器或咪頭，所述的測(cè)量傳聲器和振動(dòng)傳感器通過陣元底座放大器安裝在前面板上，所述的咪頭直接安裝電路板層上。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可拼拆式無浮線傳感器陣列，其特征在于:所述的電路板層包括多路音頻信號(hào)采集卡、視頻信號(hào)采集卡、USB集線器，該多路音頻信號(hào)采集卡與電路板層采用插座形式實(shí)現(xiàn)與陣元節(jié)點(diǎn)相連接進(jìn)行音頻信號(hào)采集，該視頻信號(hào)采集卡與攝像頭相連接進(jìn)行視頻信號(hào)采集，多路音頻信號(hào)采集卡及視頻信號(hào)采集卡連接到USB集線器上，該USB集線器通過USB線與計(jì)算機(jī)相連接進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種可拼拆式無浮線傳感器陣列，其技術(shù)特點(diǎn)是包括中心模塊、側(cè)翼模塊和陣元節(jié)點(diǎn)，中心模塊和側(cè)翼模塊可拆卸安裝在一起，陣元節(jié)點(diǎn)安裝在中心模塊和側(cè)翼模塊的前側(cè)表面上并呈平面螺旋陣列分布，所述的中心模塊和側(cè)翼模塊均由前面板、電路板層和后襯板組成，電路板層安裝在前面板和后襯板之間，在中心模塊的電路板層和側(cè)翼模塊的電路板層拼接處設(shè)有模塊連接插頭并相互插接在一起。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)合理，其采用模塊連接插頭進(jìn)行中心模塊與側(cè)翼模塊之間電信號(hào)連接，克服了現(xiàn)有傳感器陣列布線復(fù)雜、安裝難度大、信號(hào)抗干擾能力差的問題，保證了信號(hào)質(zhì)量，電氣性能良好，并具有結(jié)構(gòu)緊湊、剛性好、易于拆裝組合、便于攜帶等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01H17/00GK203011522SQ201320007649
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2013年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月8日
發(fā)明者楊璐馨, 朱本超, 余立志 申請(qǐng)人:中科聲相(天津)科技有限公司