一種智能聲波傳感器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了智能聲波傳感器，包括：殼體、傳聲器、聲電轉(zhuǎn)換芯片、微控制器以及航空插頭，其中，傳聲器、聲電轉(zhuǎn)換芯片以及微控制器設(shè)于殼體的內(nèi)部，航空插頭設(shè)于殼體的表面；且傳聲器位于殼體的底部，聲電轉(zhuǎn)換芯片通過排線與傳聲器連接且通過設(shè)于殼體內(nèi)部的第一對凸部固定在傳聲器的上方，微控制器與聲電轉(zhuǎn)換芯片通過排線連接且通過設(shè)于殼體內(nèi)部的第二對凸部固定在聲電轉(zhuǎn)換芯片的上方，微控制器通過排線與航空插頭連接。節(jié)約了大量電纜，很大程度上減少了敷設(shè)電纜的工作量；同時(shí)，將微控制圓卡集成在聲波傳感器的內(nèi)部去除了上位機(jī)環(huán)節(jié)，減少了故障點(diǎn)，使系統(tǒng)運(yùn)行更加可靠。
【專利說明】
一種智能聲波傳感器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及傳感器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種智能聲波傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]聲波傳感器的作用相當(dāng)于一個(gè)話筒，用于接收聲波，顯示聲音的振動(dòng)圖像。目前，蒸汽管道的泄漏在線監(jiān)測一般來說就是采用聲波傳感器，其將采集到的聲音信號經(jīng)過麥克風(fēng)轉(zhuǎn)換為微弱的電壓波動(dòng)，隨后對該信號進(jìn)行放大、濾波等處理后，轉(zhuǎn)換為O?6mA電流信號向外輸出，實(shí)現(xiàn)對蒸汽管道泄漏的監(jiān)測。
[0003]但是這種監(jiān)測方法存在諸多缺陷，如:I).穩(wěn)定性不高，易受干擾;2).信號易漂移；3).每個(gè)傳感器需要獨(dú)立的電纜連接至上位機(jī);4).聲波傳感器輸出的是音頻信號而不是最終的聲強(qiáng)信號，不能作為變送器直接連接DCS(Distributed Control System，集散控制系統(tǒng))系統(tǒng);5).不能進(jìn)行自我故障診斷及狀態(tài)指示。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]針對上述問題，本實(shí)用新型旨在提供一種智能聲波傳感器，運(yùn)行更加穩(wěn)定可靠。
[0005]本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案如下:
[0006]—種智能聲波傳感器，包括:殼體、傳聲器、聲電轉(zhuǎn)換芯片、微控制器以及航空插頭，其中，所述傳聲器、聲電轉(zhuǎn)換芯片以及微控制器設(shè)于所述殼體的內(nèi)部，所述航空插頭設(shè)于所述殼體的表面;且所述傳聲器位于所述殼體的底部，所述聲電轉(zhuǎn)換芯片通過排線與所述傳聲器連接且通過設(shè)于所述殼體內(nèi)部的第一對凸部固定在所述傳聲器的上方，所述微控制器與所述聲電轉(zhuǎn)換芯片通過排線連接且通過設(shè)于所述殼體內(nèi)部的第二對凸部固定在所述聲電轉(zhuǎn)換芯片的上方，所述微控制器通過排線與所述航空插頭連接。
[0007]進(jìn)一步優(yōu)選地，所述聲波傳感器中還包括一設(shè)于所述殼體內(nèi)部的蜂鳴器，所述蜂鳴器通過排線與所述聲電轉(zhuǎn)換芯片連接。
[0008]進(jìn)一步優(yōu)選地，所述聲波傳感器中還包括一分別與所述聲電轉(zhuǎn)換芯片和所述傳聲器連接的音頻放大芯片，所述聲電轉(zhuǎn)換芯片和所述音頻放大芯片集成在一起得到聲電轉(zhuǎn)換圓卡，所述聲電轉(zhuǎn)換圓卡通過設(shè)于所述殼體內(nèi)部的所述第一對凸部固定在所述傳聲器的上方。
[0009]進(jìn)一步優(yōu)選地，所述微控制器中包括一模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片通過所述排線與所述聲電轉(zhuǎn)換圓卡連接。
[0010]進(jìn)一步優(yōu)選地，所述微控制器中還包括一信號傳輸芯片，所述信號傳輸芯片通過所述排線與所述航空插頭連接。
[0011 ]進(jìn)一步優(yōu)選地，所述微控制器中還包括一1決速傅里葉變換芯片，所述快速傅里葉變換芯片分別與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片和所述信號傳輸芯片連接。
[0012]進(jìn)一步優(yōu)選地，所述微控制器中還包括一分別與所述快速傅里葉變換芯片和所述信號傳輸芯片連接的故障識(shí)別芯片。
[0013]進(jìn)一步優(yōu)選地，所述微控制器集成在一微控制圓卡中，所述微控制圓卡通過設(shè)于所述殼體內(nèi)部的第二對凸部固定在所述聲電轉(zhuǎn)換圓卡的上方。
[0014]進(jìn)一步優(yōu)選地，所述信號傳輸芯片為485芯片，和/或所述故障識(shí)別芯片為HART芯片。
[0015]本實(shí)用新型提供的智能聲波傳感器，能夠帶來以下有益效果:
[0016]在本實(shí)用新型中，通過將聲電轉(zhuǎn)換芯片、微控制器等分別集成在聲電轉(zhuǎn)換圓卡和微控制圓卡中，并將聲電轉(zhuǎn)換圓卡和微控制圓卡通過排線連接設(shè)置在殼體內(nèi)部的第一對凸部和第二對凸部上，實(shí)現(xiàn)智能聲波傳感器的集成，節(jié)約了大量電纜，很大程度上減少了敷設(shè)電纜的工作量；同時(shí)，將微控制圓卡集成在聲波傳感器的內(nèi)部去除了上位機(jī)環(huán)節(jié)，減少了故障點(diǎn)，使系統(tǒng)運(yùn)行更加可靠;再有，本實(shí)用新型中采用標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議，使得該變送器型的聲波傳感器使用和維護(hù)起來更加便捷;最后，我們還在聲波傳感器中設(shè)置了故障識(shí)別芯片，其自動(dòng)檢測聲波傳感器的狀態(tài)，并將檢測到的故障對外顯示，方便技術(shù)人員查看。
【附圖說明】
[0017]下面將以明確易懂的方式，結(jié)合【附圖說明】優(yōu)選實(shí)施方式，對上述特性、技術(shù)特征、優(yōu)點(diǎn)及其實(shí)現(xiàn)方式予以進(jìn)一步說明。
[0018]圖1為本實(shí)用新型中智能聲波傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]附圖標(biāo)記:
[0020]1-殼體，2-傳聲器，3-蜂鳴器，4-排線，5-聲電轉(zhuǎn)換圓卡，6_微控制圓卡，7_航空插頭。
【具體實(shí)施方式】
[0021]參照如圖1所示的智能聲波傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]在一種實(shí)施方式中，該智能聲波傳感器中包括:殼體1、傳聲器2、聲電轉(zhuǎn)換芯片、微控制器以及航空插頭7，其中，傳聲器2、聲電轉(zhuǎn)換芯片以及微控制器設(shè)于殼體I的內(nèi)部，航空插頭7設(shè)于殼體I的表面;且傳聲器2位于殼體I的底部，聲電轉(zhuǎn)換芯片通過排線4與傳聲器2連接且通過設(shè)于殼體I內(nèi)部的第一對凸部固定在傳聲器2的上方，微控制器與聲電轉(zhuǎn)換芯片通過排線4連接且通過設(shè)于殼體I內(nèi)部的第二對凸部固定在聲電轉(zhuǎn)換芯片的上方，微控制器通過排線4與航空插頭7連接。
[0023]在工作過程中，傳聲器2采集外界的聲音信號并將獲取的聲音信號通過排線4傳輸?shù)铰曤娹D(zhuǎn)換芯片;聲電轉(zhuǎn)換芯片接收到該聲音信號之后隨即將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號并將其通過排線4傳輸?shù)轿⒖刂破髦?；微控制器接收到該電信號進(jìn)行相應(yīng)的處理之后通過排線4和航空插頭7發(fā)送出去，以此實(shí)現(xiàn)了對聲音信號的采集和處理。當(dāng)然，在本實(shí)施方式中，航空插頭7除了用于信號的傳輸，還用于為整個(gè)聲波傳感器供電。
[0024]對上述實(shí)施方式進(jìn)行改進(jìn)得到新的實(shí)施方式，在本實(shí)施方式中，聲波傳感器中還包括一設(shè)于殼體I內(nèi)部的蜂鳴器3，蜂鳴器3通過排線4與聲電轉(zhuǎn)換芯片連接。這樣，當(dāng)微控制器中對接收到的電信號進(jìn)行處理之后發(fā)現(xiàn)除了故障，則會(huì)自動(dòng)報(bào)警，提醒技術(shù)人員。
[0025]在上述實(shí)施方式中，傳聲器2為一高靈敏傳聲器，以便能夠采集到較為微弱的聲音信號。另外，在聲波傳感器中還包括一分別與聲電轉(zhuǎn)換芯片和傳聲器2連接的音頻放大芯片，同時(shí)將聲電轉(zhuǎn)換芯片和音頻放大芯片集成在一起得到聲電轉(zhuǎn)換圓卡5，并將該聲電轉(zhuǎn)換圓卡5通過設(shè)于殼體I內(nèi)部的第一對凸部固定在傳聲器2的上方;將微控制器集成在一微控制圓卡6中，微控制圓卡6通過設(shè)于殼體I內(nèi)部的第二對凸部固定在聲電轉(zhuǎn)換圓卡5的上方。這樣，當(dāng)傳聲器2采集到聲音信號之后，該音頻放大芯片對采集到的微弱的聲音信號進(jìn)行放大，進(jìn)而通過聲電轉(zhuǎn)換芯片將其轉(zhuǎn)換為電信號。當(dāng)然，在其他實(shí)施方式中，也可以首先通過將采集的聲音信號轉(zhuǎn)換成電信號，隨后再通過音頻放大芯片將轉(zhuǎn)換得到的電信號進(jìn)行放大，最后將放大后的電信號發(fā)送到微控制器中。具體采用哪種方式可以根據(jù)具體情況進(jìn)行設(shè)定，我們不做限定。更具體來說，在上述實(shí)施方式中，該聲電轉(zhuǎn)換圓卡5可以輸出O?IVAc(Volt Alternating Current，交流電壓)的電信號。上述第一對凸部和第二對凸部實(shí)際上就是設(shè)置在殼體內(nèi)部的凸臺(tái)，以便能夠放置聲電轉(zhuǎn)換圓卡5和微控制圓卡6，當(dāng)然，還可以采用其他的方式放置兩個(gè)圓卡，如在殼體內(nèi)部設(shè)置鏤空的擋板，將圓卡固定在擋板上等，技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。
[0026]更進(jìn)步一來說，在上述實(shí)施方式中，微控制器中包括一通過排線4與聲電轉(zhuǎn)換圓卡5連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片、一通過排線4與航空插頭7連接的信號傳輸芯片、一分別與模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片和信號傳輸芯片連接的快速傅里葉變換芯片，快速傅里葉變換芯片以及一分別與快速傅里葉變換芯片和信號傳輸芯片連接的故障識(shí)別芯片。這樣，當(dāng)微控制器接收到聲電轉(zhuǎn)換圓卡5發(fā)送的電信號之后，隨即通過模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并將得到的數(shù)字信號發(fā)送到傅里葉變換芯片中；傅里葉變換芯片接收到該數(shù)字信號之后隨即將其從時(shí)域轉(zhuǎn)到到頻域;最后通過信號輸出芯片將該頻域信號通過航空插頭7發(fā)送出去，這樣就能根據(jù)該音頻信號采用特征識(shí)別算法判斷蒸汽泄漏的頻譜。
[0027]更具體來說，在上述實(shí)施方式中，模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片采用16位高保證音頻采集芯片完成模數(shù)轉(zhuǎn)換，其在采集的過程中以30kHz(千赫茲)的采樣頻率進(jìn)行采集，即每秒采集1024個(gè)點(diǎn)，以提高生成的數(shù)字信號的高分辨率和高精度。另外，信號傳輸芯片具體為485芯片，故障識(shí)別芯片具體為HART芯片。傅里葉變換芯片將接收到的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為頻域信號時(shí)可以得到O?15kHz頻段的頻率分布。當(dāng)然，在本實(shí)用新型中，我們對模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的采樣品、各個(gè)芯片的具體信號等都不做具體限定，只要能夠?qū)崿F(xiàn)本實(shí)用新型的目的，都包括在本實(shí)用新型的內(nèi)容中，技術(shù)人員可以結(jié)合具體情況進(jìn)行自由選擇。
[0028]應(yīng)當(dāng)說明的是，上述實(shí)施例均可根據(jù)需要自由組合。以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種智能聲波傳感器，其特征在于，所述聲波傳感器包括:殼體、傳聲器、聲電轉(zhuǎn)換芯片、微控制器以及航空插頭，其中，所述傳聲器、聲電轉(zhuǎn)換芯片以及微控制器設(shè)于所述殼體的內(nèi)部，所述航空插頭設(shè)于所述殼體的表面;且所述傳聲器位于所述殼體的底部，所述聲電轉(zhuǎn)換芯片通過排線與所述傳聲器連接且通過設(shè)于所述殼體內(nèi)部的第一對凸部固定在所述傳聲器的上方，所述微控制器與所述聲電轉(zhuǎn)換芯片通過排線連接且通過設(shè)于所述殼體內(nèi)部的第二對凸部固定在所述聲電轉(zhuǎn)換芯片的上方，所述微控制器通過排線與所述航空插頭連接。2.如權(quán)利要求1所述的智能聲波傳感器，其特征在于，所述聲波傳感器中還包括一設(shè)于所述殼體內(nèi)部的蜂鳴器，所述蜂鳴器通過排線與所述聲電轉(zhuǎn)換芯片連接。3.如權(quán)利要求1或2所述的智能聲波傳感器，其特征在于，所述聲波傳感器中還包括一分別與所述聲電轉(zhuǎn)換芯片和所述傳聲器連接的音頻放大芯片，所述聲電轉(zhuǎn)換芯片和所述音頻放大芯片集成在一起得到聲電轉(zhuǎn)換圓卡，所述聲電轉(zhuǎn)換圓卡通過設(shè)于所述殼體內(nèi)部的所述第一對凸部固定在所述傳聲器的上方。4.如權(quán)利要求3所述的智能聲波傳感器，其特征在于，所述微控制器中包括一模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片通過所述排線與所述聲電轉(zhuǎn)換圓卡連接。5.如權(quán)利要求4所述的智能聲波傳感器，其特征在于，所述微控制器中還包括一信號傳輸芯片，所述信號傳輸芯片通過所述排線與所述航空插頭連接。6.如權(quán)利要求5所述的智能聲波傳感器，其特征在于，所述微控制器中還包括一快速傅里葉變換芯片，所述快速傅里葉變換芯片分別與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片和所述信號傳輸芯片連接。7.如權(quán)利要求6所述的智能聲波傳感器，其特征在于，所述微控制器中還包括一分別與所述快速傅里葉變換芯片和所述信號傳輸芯片連接的故障識(shí)別芯片。8.如權(quán)利要求7所述的智能聲波傳感器，其特征在于，所述微控制器集成在一微控制圓卡中，所述微控制圓卡通過設(shè)于所述殼體內(nèi)部的第二對凸部固定在所述聲電轉(zhuǎn)換圓卡的上方。9.如權(quán)利要求8所述的智能聲波傳感器，其特征在于，所述信號傳輸芯片為485芯片，和/或所述故障識(shí)別芯片為HART芯片。
【文檔編號】G01H11/06GK205482995SQ201620056479
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年1月20日
【發(fā)明人】吳同旺, 楊云芳, 王海濤
【申請人】吳同旺, 楊云芳, 王海濤