具有溫度補償功能的渦流式次聲波傳感器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及利用渦流原理檢測大氣中次聲波聲壓、亦可檢測管道中介質(zhì)的壓強的傳感裝置，具體為具有溫度補償功能的渦流式次聲波傳感器。
【背景技術】
[0002]次聲波是指頻率小于20Hz (赫茲)，但是高于氣候造成的氣壓變動的聲波。次聲波不容易衰減，不易被水和空氣吸收。而次聲波的波長往往很長，因此能繞開某些大型障礙物發(fā)生衍射。某些次聲波能繞地球2至3周。某些頻率的次聲波由于和人體器官的振動頻率相近，容易和人體器官產(chǎn)生共振，對人體有很強的傷害性，危險時可致人死亡。
[0003]一般的檢測次聲波的裝置通常采用電容式次聲波傳感器，其具有體積小、靈敏度高等優(yōu)點。但是也存在一些缺點，如:靈敏度受環(huán)境溫度變化的影響；測量頻帶窄；寄生電容影響較大，不但降低了測量靈敏度，而且容易引起非線性輸出，有可能會使得傳感器處于不穩(wěn)定的工作狀態(tài)；變極距型電容式次聲波傳感器具有非線性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對性現(xiàn)有技術的不足之處，本發(fā)明基于電渦流效應，可實現(xiàn)寬頻帶次聲波的測量，降低環(huán)境溫度和非線性對測量結(jié)果的影響。用平膜片與扁平線圈共同組成次聲波敏感元件。扁平線圈通有交變電流，從而產(chǎn)生交變磁場。在交變磁場的作用下，平膜片上將產(chǎn)生渦電流；平膜片在次聲波聲壓的作用下產(chǎn)生變形，改變了扁平線圈與平膜片之間的互感。因而，扁平線圈與后續(xù)測量電路組成系統(tǒng)的共振頻率將可以直接測量次聲波聲壓，進而測量次聲波。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案如下:
[0006]具有溫度補償功能的渦流式次聲波傳感器，包括平膜片1、扁平線圈2、線圈接頭3、固定空心螺栓4、外接導線5、密封蓋6、靜壓力平衡孔7以及外殼8 ;其特征在于:所述的外殼8為空心圓柱體；所述的平膜片I焊接在外殼8的右側(cè)端面；所述的扁平線圈2安裝在外殼8內(nèi)部與平膜片I距離的3 -5毫米；所述的固定空心螺栓4安裝在外殼8內(nèi)部的扁平線圈2左側(cè)，且與扁平線圈2緊密壓合；外殼8左側(cè)端面采用密封蓋6密封；所述的密封蓋6上開有靜壓力平衡孔7 ;所述的扁平線圈2包括信號線圈I 9和參考線圈II 10，補償線圈II 10套在信號線圈I 9外部；所述的線圈接頭3包括線圈接頭III 11和線圈接頭IV 12 ；信號線圈I與線圈接頭IV 12連接，補償線圈II 10與線圈接頭III11連接，線圈接頭III11和線圈接頭IV 12分別與外接導線5連接，外接導線5縱向穿過固定空心螺栓4內(nèi)部和密封蓋6引出外接電路。
[0007]進一步的，所述的扁平線圈2與平膜片I之間的距離用來確保扁平線圈2產(chǎn)生的電磁場能滲透到平膜片I中，從而產(chǎn)生出電渦流。
[0008]進一步的，所述的外接導線5分為兩根。
[0009]進一步的，所述的外接導線5的外接電路便于從外部通入交流電。
[0010]進一步的，所述的靜壓力平衡孔7用來平衡靜壓力一通高頻阻低頻。
[0011]進一步的，所述的靜壓力平衡孔7的直徑為2-4毫米。
[0012]本發(fā)明的渦流式次聲波傳感器是利用渦流原理檢測大氣中次聲波的傳感裝置，當在電感線圈中通入交變電流時，將產(chǎn)生交變磁場，同時將在平膜片上產(chǎn)生渦電流。渦電流將產(chǎn)生反向磁場，反作用于扁平線圈；當平膜片在空氣中次聲波聲壓的作用下發(fā)生彎曲變形時，線圈與平膜片的互感和阻抗也都將發(fā)生變化。一般而言，扁平線圈的阻抗變化與金屬平膜片的電導率、磁導率、幾何形狀以及扁平線圈的幾何參數(shù)、激勵電流的頻率以及線圈與膜片之間的距離有關。在傳感器工作時，線圈與膜片之間的距離作為次聲波聲壓的量度，而其它參數(shù)保持不變，那么線圈的阻抗只有次聲波聲壓對膜片的壓力有關。線圈與后續(xù)測量電路組成系統(tǒng)的共振頻率直接與線圈的阻抗相關，從而與次聲波聲壓相關。因此，通過檢測線圈振動頻率的大小即可得到空氣中次聲波聲壓的大小，從而可以達到對空氣中的次聲波進行檢測的目的。
[0013]為了消除環(huán)境溫度和非線性對測量結(jié)果的影響，引入補償線圈。為了避免信號線圈以及補償線圈的耦合效應，在信號線圈及補償線圈中同時輸入反向脈沖交流電流，通過微處理器系統(tǒng)可以測得二者的共振頻率。本傳感器把信號線圈和補償線圈共振頻率之差作為次聲波聲壓的直接量度，可極大的降低環(huán)境溫度和非線性對測量結(jié)果的影響。
[0014]可以利用檢測到的次聲波可以監(jiān)視和檢測大氣變化，亦可以用它來預測地震、火山爆發(fā)和泥石流等；本發(fā)明所采用的結(jié)構(gòu)亦可用于管道中介質(zhì)壓強的測量。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:
[0016]1、利用渦流式次聲波傳感器檢測大氣中的次聲波，采用信號線圈和補償線圈的共振頻率之差作為次聲波聲壓的直接量度，可以有效地克服電容式次聲波傳感器的測量頻帶窄的問題；
[0017]2、使傳感器處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)；極大的降低了寄生電容和環(huán)境溫度引起的測量誤差和非線性對測量結(jié)果的影響；
[0018]本傳渦流式次聲波傳感器具有自屏蔽式的結(jié)構(gòu)，測量精度高、靈敏度高等優(yōu)點?？梢岳脵z測到的次聲波可以監(jiān)視和檢測大氣變化，亦可以用它來預測地震、火山爆發(fā)和泥石流等；本發(fā)明所采用的結(jié)構(gòu)亦可用于管道中介質(zhì)壓強的測量。
【附圖說明】
[0019]圖1整體結(jié)構(gòu)剖視簡圖。
[0020]圖2扁平線圈。
[0021]圖中:平膜片1，扁平線圈2，線圈接頭3，固定空心螺栓4，外接導線5，密封蓋靜6，壓力平衡孔7，外殼8，信號線圈I 9，補償線圈II 10，線圈接頭III 11，線圈接頭IV 12。
【具體實施方式】
[0022]結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細的描述。
[0023]實施例1
[0024]如附圖1和2所示，具有溫度補償功能的渦流式次聲波傳感器，包括平膜片1、扁平線圈2、線圈接頭3、固定空心螺栓4、外接導線5、密封蓋6、靜壓力平衡孔7以及外殼8 ；其特征在于:所述的外殼8為空心圓柱體；所述的平膜片I焊接在外殼8的右側(cè)端面；所述的扁平線圈2安裝在外殼8內(nèi)部與平膜片I的距離為3毫米；所述的固定空心螺栓4安裝在外殼8內(nèi)部的扁平線圈2左側(cè)，且與扁平線圈2緊密壓合；外殼8左側(cè)端面采用密封蓋6密封；所述的密封蓋6上開有靜壓力平衡孔7 ;所述的扁平線圈2包括信號線圈I 9和參考線圈II 10，補償線圈II 10套在信號線圈I 9外部；所述的線圈接頭3包括線圈接頭III 11和線圈接頭IV 12 ;信號線圈I 9與線圈接頭IV 12連接，補償線圈II 10與線圈接頭III 11連接，線圈接頭III 11和線圈接頭IV 12分別與外接導線5連接，外接導線5縱向穿過固定空心螺栓4內(nèi)部和密封蓋6引出外接電路。
[0025]進一步的，所述的扁平線圈2與平膜片I之間的距離用來確保扁平線圈2產(chǎn)生的電磁場能滲透到平膜片I中，從而產(chǎn)生出電渦流。
[0026]進一步的，所述的外接導線5分為兩根。
[0027]進一步的，所述的外接導線5的外接電路便于從外部通入交流電。
[0028]進一步的，所述的靜壓力平衡孔7用來平衡靜壓力一通高頻阻低頻。
[0029]進一步的，所述的靜壓力平衡孔7的直徑為2毫米。
[0030]本發(fā)明的渦流式次聲波傳感器是利用渦流原理檢測大氣中次聲波的傳感裝置，當在電感線圈中通入交變電流時，將產(chǎn)生交變磁場，同時將在平膜片上產(chǎn)生渦電流。渦電流將產(chǎn)生反向磁場，反作用于扁平線圈；當平膜片在空氣中次聲波聲壓的作用下發(fā)生彎曲變形時，線圈與平膜片的互感和阻抗也都將發(fā)生變化。一般而言，扁平線圈的阻抗變化與金屬平膜片的電導率、磁導率、幾何形狀以及扁平線圈的幾何參數(shù)、激勵電流的頻率以及線圈與膜片之間的距離有關。在傳感器工作時，線圈與膜片之間的距離作為次聲波聲壓的量度，而其它參數(shù)保持不變，那么線圈的阻抗只有次聲波聲壓對膜片的壓力有關。線圈與后續(xù)測量電路組成系統(tǒng)的共振頻率直接與線圈的阻抗相關，從而與次聲波聲壓相關。因此，通過檢測線圈振動頻率的大小即可得到空氣中次聲波聲壓的大小，從而可以達到對空氣中的次聲波進行檢測的目的。
[0031]為了消除環(huán)境溫度和非線性對測量結(jié)果的影響，引入補償線圈。為了避免信號線圈以及補償線圈的耦合效應，在信號線圈及補償線圈中同時輸入反向脈沖交流電流，通過微處理器系統(tǒng)可以測得二者的共振頻率。本傳感器把信號線圈和補償線圈共振頻率之差作為次聲波聲壓的直接量度。
[0032]實施例2
[0033]如附圖1和2所示，具有溫度補償功能的渦流式次聲波傳感器，包括平膜片1、扁平線圈2、線圈接頭3、固定空心螺栓4、外接導線5、