專(zhuān)利名稱(chēng)：一體化管道泄漏噪聲變送器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種測(cè)量管道泄漏噪聲信號(hào)強(qiáng)度的儀表裝置，尤其是能直接將管道泄漏噪聲信號(hào)轉(zhuǎn)換成工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)4～20mA直流電流信號(hào)。
二背景技術(shù)：
目前，公知的管道泄漏噪聲監(jiān)測(cè)裝置是先將麥克風(fēng)測(cè)量的噪聲信號(hào)由前置放大器放大，再用電纜將音頻信號(hào)遠(yuǎn)傳至設(shè)在控制室或電子設(shè)備間的信號(hào)處理裝置，信號(hào)處理裝置對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行帶通濾波、整流濾波、對(duì)數(shù)放大，經(jīng)電壓—電流轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成4～20mA直流電流信號(hào)。前置放大器、信號(hào)處理裝置需設(shè)置多路直流電源供電回路，且前置放大器所需的直流電源需用電纜遠(yuǎn)距離輸送。整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)各部分位置分散，設(shè)備復(fù)雜，不便于檢修和維護(hù)。
三
發(fā)明內(nèi)容
(一)發(fā)明目的為了克服現(xiàn)有管道泄漏噪聲監(jiān)測(cè)裝置設(shè)備復(fù)雜、位置分散的不足，本實(shí)用新型提供一種一體化管道泄漏噪聲變送器，該變送器能將管道泄漏噪聲信號(hào)直接轉(zhuǎn)換成工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)4～20mA直流電流信號(hào)。
(二)技術(shù)方案本實(shí)用新型的一體化管道泄漏噪聲變送器由麥克風(fēng)(MIC)和信號(hào)轉(zhuǎn)換電路組成。麥克風(fēng)(MIC)的信號(hào)輸出端連接至信號(hào)轉(zhuǎn)換電路的輸入端，信號(hào)轉(zhuǎn)換電路的電源正端(Ui+)與外接直流電源的正端(Us+)連接，信號(hào)轉(zhuǎn)換電路的電源負(fù)端(Ui-)與外接負(fù)載(RL)連接。信號(hào)轉(zhuǎn)換電路由前置放大器(A)、帶通濾波器(B)、精密整流濾波器(C)、指數(shù)放大器(D)、電壓放大器(E)、電流變送器(F)等依次聯(lián)接組合構(gòu)成。前置放大器(A)由電阻(R1-R4)、電容(C1)、可調(diào)電阻(RW1)、集成運(yùn)算放大器(A1)組成；帶通濾波器(B)由兩級(jí)帶通濾波器組成，第一級(jí)帶通濾波器由電阻(R5-R7)、電容(C3-C4)、集成運(yùn)算放大器(A2)組成，第二級(jí)帶通濾波器由電阻(R8-R10)、電容(C5-C6)、集成運(yùn)算放大器(A3)組成；精密整流濾波器(C)由電阻(R11-R14)、電容(C7)、二極管(D1-D2)、集成運(yùn)算放大器(A4)組成；指數(shù)放大器(D)由電阻(R15-R17)、溫度補(bǔ)償電阻(RT1-RT2)、電容(C8)、二極管(D3)、集成運(yùn)算放大器(A5)組成；電壓放大器(E)由電阻(R18-R21)、可調(diào)電阻(RW2)、集成運(yùn)算放大器(A6)組成；電流變送器(F)由電阻(R22)、可調(diào)電阻(RW3)、集成精密電流變送器(XTR)、三極管(T1)、電容(C9)、二極管(D4)組成。其中，集成運(yùn)算放大器(A1-A6)為微功耗、可單電源供電的集成運(yùn)算放大器，如LMX324、LMX358或LMX321等。集成精密電流變送器(XTR)為可提供+5V穩(wěn)壓電源和+2.5V的基準(zhǔn)電源，如XTR115。集成運(yùn)算放大器(A1-A6)的電源正端連接至集成精密電流變送器(XTR)的+5V穩(wěn)壓電源輸出端(Ureg)；集成運(yùn)算放大器(A1-A6)的電源負(fù)端連接至集成精密電流變送器(XTR)的電流返回端(Iret)；集成運(yùn)算放大器(A1-A6)的信號(hào)參考地(G)連接至集成精密電流變送器(XTR)的+2.5V基準(zhǔn)電源輸出端(Uref)。
麥克風(fēng)(MIC)將管道的噪聲信號(hào)送至信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，經(jīng)前置放大器(A)放大、帶通濾波器(B)濾波、精密整流濾波器(C)整流、指數(shù)放大器(D)對(duì)比放大、電壓放大器(E)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)并放大、由電流變送器(F)將信號(hào)電流送到外接負(fù)載(RL)。
(三)技術(shù)效果本實(shí)用新型的一體化管道泄漏噪聲變送器，在就地即可完成管道泄漏噪聲信號(hào)向工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)4～20mA直流電流信號(hào)的轉(zhuǎn)換，能直接遠(yuǎn)傳至工業(yè)過(guò)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)進(jìn)行顯示或報(bào)警，且僅需兩芯電纜即可完成變送器本身供電和信號(hào)輸出，便于檢修、維護(hù)并降低產(chǎn)品成本。
四

圖1是本實(shí)用新型的總體結(jié)構(gòu)框圖，圖2是本實(shí)用新型的電路原理圖。
圖中MIC為麥克風(fēng) A為前置放大器 B為帶通濾波器 C為精密整流濾波器 D為指數(shù)放大器 E為電壓放大器 F為電流變送器五具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的一體化管道泄漏噪聲變送器由麥克風(fēng)(MIC)和信號(hào)轉(zhuǎn)換電路組成。麥克風(fēng)(MIC)的信號(hào)輸出端連接至信號(hào)轉(zhuǎn)換電路的輸入端，信號(hào)轉(zhuǎn)換電路的電源正端(Ui+)通過(guò)電纜與外接直流電源的正端(Us+)連接，信號(hào)轉(zhuǎn)換電路的電源負(fù)端(Ui-)通過(guò)電纜與外接負(fù)載(RL)連接。信號(hào)轉(zhuǎn)換電路由前置放大器(A)、帶通濾波器(B)、精密整流濾波器(C)、指數(shù)放大器(D)、電壓放大器(E)、電流變送器(F)組合在一起構(gòu)成。為了降低信號(hào)轉(zhuǎn)換電路的功耗、簡(jiǎn)化供電回路，信號(hào)轉(zhuǎn)換電路中采用的集成運(yùn)算放大器(A1-A6)為微功耗、可單電源供電的集成運(yùn)算放大器，如LMX324、LMX358或LMX321。電流變送器(F)采用XTR115型集成精密電流變送器，該集成電路能提供+5V穩(wěn)壓電源和+2.5V基準(zhǔn)電源。集成運(yùn)算放大器(A1-A6)的電源正端連接至集成精密電流變送器(XTR115)的+5V穩(wěn)壓電源輸出端(Ureg)；集成運(yùn)算放大器(A1-A6)的電源負(fù)端連接至集成精密電流變送器(XTR115)的電流返回端(Iret)；集成運(yùn)算放大器(A1-A6)的信號(hào)參考地(G)連接至集成精密電流變送器(XTR115)的+2.5V基準(zhǔn)電源輸出端(Uref)。
前置放大器(A)由電阻(R1-R4)、電容(C1)、可調(diào)電阻(RW1)、集成運(yùn)算放大器(A1)組成。麥克風(fēng)(MIC)的信號(hào)輸出端通過(guò)隔直電容(C1)和電阻(R2)接集成運(yùn)算放大器(A1)的反相輸入端；集成精密電流變送器(XTR115)的+5V穩(wěn)壓電源輸出端(Ureg)通過(guò)電阻(R1)接麥克風(fēng)(MIC)的信號(hào)輸出端，向麥克風(fēng)(MIC)提供電源。反饋電阻(R4)和電阻(R3)用于設(shè)定集成運(yùn)算放大器(A1)的放大倍數(shù)，使其工作在線性放大區(qū)；可調(diào)電阻(RW1)用于改變送至帶通濾波器的電壓信號(hào)幅度。可調(diào)電阻(RW1)的一個(gè)固定端接集成運(yùn)算放大器(A1)的輸出端，其滑動(dòng)端通過(guò)隔直電容(C2)接帶通濾波器的輸入端，即電阻(R5)。
帶通濾波器(B)由兩級(jí)帶通濾波器組成，第一級(jí)帶通濾波器由電阻(R5-R7)、電容(C3-C4)、集成運(yùn)算放大器(A2)組成，第二級(jí)帶通濾波器由電阻(R8-R10)、電容(C5-C6)、集成運(yùn)算放大器(A3)組成。集成運(yùn)算放大器(A3)的輸出端接精密整流濾波器(C)的輸入端。即電阻(R11)。
精密整流濾波器(C)由電阻(R11-R14)、電容(C7)、二極管(D1-D2)、集成運(yùn)算放大器(A4)組成。集成運(yùn)算放大器(A4)的輸出經(jīng)電阻(R14)和電容(C7)濾波后，接指數(shù)放大器(D)的輸入端，即電阻(R15)和溫度補(bǔ)償電阻(RT1)的節(jié)點(diǎn)處。
指數(shù)放大器(D)由電阻(R15-R17)、溫度補(bǔ)償電阻(RT1-RT2)、電容(C8)、二極管(D3)、集成運(yùn)算放大器(A5)組成。其中，溫度補(bǔ)償電阻(RT1)具有負(fù)溫度系數(shù)，溫度補(bǔ)償電阻(RT2)具有正溫度系數(shù)，補(bǔ)償二極管(D3)溫度變化時(shí)對(duì)放大器輸出的影響。溫度補(bǔ)償電阻(RT2)和電阻(R17)的連接處接電壓放大器(E)的輸入端，即電阻(R18)。
電壓放大器(E)由電阻(R18-R21)、可調(diào)電阻(RW2)、集成運(yùn)算放大器(A6)組成。其中，可調(diào)電阻(RW2)用于調(diào)整本實(shí)用新型的一體化管道泄漏噪聲變送器的電氣零點(diǎn)，即當(dāng)無(wú)噪聲信號(hào)時(shí)，使其輸出為直流4mA。集成運(yùn)算放大器(A6)的輸出接電流變送器(F)的輸入端，即可調(diào)電阻(RW3)。
電流變送器(F)由電阻(R22)、可調(diào)電阻(RW3)、集成精密電流變送器(XTR)、三極管(T1)、電容(C9)、二極管(D4)組成。集成精密電流變送器(XTR)為XTR115。集成運(yùn)算放大器(A6)的輸出電壓(U)經(jīng)可調(diào)電阻(RW3)與電阻(R22)轉(zhuǎn)換為電流(I)，接集成精密電流變送器(XTR)的輸入端(Ii)。集成精密電流變送器(XTR)將輸入的電流信號(hào)(I)放大100倍，即其輸出電流Io＝100I＝100U/(RW3+R22)。其中，可調(diào)電阻(RW3)用于調(diào)整本實(shí)用新型的一體化管道泄漏噪聲變送器的量程，即當(dāng)管道泄漏噪聲信號(hào)為100dB時(shí)，使其輸出為直流20mA。三極管(T1)用于本變送器輸出電流的功率放大，以便減小集成精密電流變送器(XTR)的功耗。三極管(T1)的基極、集電極和發(fā)射極分別接集成精密電流變送器(XTR)的端子(B)、端子(U+)和端子(E)。二極管(D4)用作外接電源的極性保護(hù)，串接在集成精密電流變送器(XTR)的端子(U+)和本實(shí)用新型的一體化管道泄漏噪聲變送器的端子(Ui+)之間。電容(C9)起消噪作用，并接在本實(shí)用新型的一體化管道泄漏噪聲變送器的端子(U+)和端子(OUT)之間。
權(quán)利要求1.一種一體化管道泄漏噪聲變送器，包含有麥克風(fēng)(MIC)和信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，其特征是麥克風(fēng)(MIC)的信號(hào)輸出端連接至轉(zhuǎn)換電路的輸入端，信號(hào)轉(zhuǎn)換電路的電源正端(Ui+)與外接直流電源的正端(Us+)連接，信號(hào)轉(zhuǎn)換電路的電源負(fù)端(Ui-)與外接負(fù)載(RL)連接；信號(hào)轉(zhuǎn)換電路由前置放大器(A)、帶通濾波器(B)、精密整流濾波器(C)、指數(shù)放大器(D)、電壓放大器(E)、電流變送器(F)依次聯(lián)接組合構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化管道泄漏噪聲變送器，其特征是信號(hào)轉(zhuǎn)換電路中前置放大器(A)由電阻(R1-R4)、電容(C1)、可調(diào)電阻(RW1)、集成運(yùn)算放大器(A1)組成；帶通濾波器(B)由兩級(jí)帶通濾波器組成，第一級(jí)帶通濾波器由電阻(R5-R7)、電容(C3-C4)、集成運(yùn)算放大器(A2)組成，第二級(jí)帶通濾波器由電阻(R8-R10)、電容(C5-C6)、集成運(yùn)算放大器(A3)組成；精密整流濾波器(C)由電阻(R11-R14)、電容(C7)、二極管(D1-D2)、集成運(yùn)算放大器(A4)組成；指數(shù)放大器(D)由電阻(R15-R17)、溫度補(bǔ)償電阻(RT1-RT2)、電容(C8)、二極管(D3)、集成運(yùn)算放大器(A5)組成；電壓放大器(E)由電阻(R18-R21)、可調(diào)電阻(RW2)、集成運(yùn)算放大器(A6)組成；電流變送器(F)由電阻(R22)、可調(diào)電阻(RW3)、集成精密電流變送器(XTR)、三極管(T1)、電容(C9)、二極管(D4)組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一體化管道泄漏噪聲變送器，其特征是信號(hào)轉(zhuǎn)換電路中采用的集成運(yùn)算放大器(A1-A6)為微功耗、可單電源供電的集成運(yùn)算放大器，可以是LMX324、LMX358或LMX321。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一體化管道泄漏噪聲變送器，其特征是電流變送器(F)中的集成精密電流變送器(XTR)為可提供+5V穩(wěn)壓電源和+2.5V的基準(zhǔn)電源，可以是XTR115。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一體化管道泄漏噪聲變送器，其特征是信號(hào)轉(zhuǎn)換電路中集成運(yùn)算放大器(A1-A6)的電源正端連接至集成精密電流變送器(XTR)的+5V穩(wěn)壓電源輸出端(Ureg)，集成運(yùn)算放大器(A1-A6)的電源負(fù)端連接至集成精密電流變送器(XTR)的電流返回端(Iret)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一體化管道泄漏噪聲變送器，其特征是信號(hào)轉(zhuǎn)換電路中集成運(yùn)算放大器(A1-A6)的信號(hào)參考地(G)連接至集成精密電流變送器(XTR)的+2.5V基準(zhǔn)電源輸出端(Uref)。
專(zhuān)利摘要一種測(cè)量管道泄漏噪聲信號(hào)強(qiáng)度的一體化管道泄漏噪聲變送器，由麥克風(fēng)(MIC)和信號(hào)轉(zhuǎn)換電路組成。信號(hào)轉(zhuǎn)換電路包括前置放大器(A)、帶通濾波器(B)、精密整流濾波器(C)、指數(shù)放大器(D)、電壓放大器(E)、電流變送器(F)依次聯(lián)接組合構(gòu)成。麥克風(fēng)(MIC)的信號(hào)輸出端連接至信號(hào)轉(zhuǎn)換電路的輸入端，信號(hào)轉(zhuǎn)換電路將管道泄漏噪聲信號(hào)直接轉(zhuǎn)換成工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)4～20mA直流電流信號(hào)，通過(guò)電纜與外接直流電源和負(fù)載連接。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，其輸出信號(hào)可直接遠(yuǎn)傳至工業(yè)過(guò)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視和報(bào)警，可廣泛應(yīng)用于火力發(fā)電廠鍋爐、化工廠等生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)管道泄漏進(jìn)行早期報(bào)警。
文檔編號(hào)G01H17/00GK2804832SQ200520085089
公開(kāi)日2006年8月9日 申請(qǐng)日期2005年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月1日
發(fā)明者宋益純 申請(qǐng)人:宋益純