專利名稱：一種利用壓力傳感器提取聲波信號(hào)的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聲波信號(hào)感測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種利用壓力傳感器提取聲波信號(hào) 的裝置。
背景技術(shù)：
聲波是物質(zhì)波，是在彈性介質(zhì)(氣體、液體和固體)中傳播的壓力、應(yīng)力、質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng) 等物理量的一種或者多種變化。聲音在傳播過程中會(huì)引起聲壓是由于聲波的存在而引起的 壓力的變化，單位為Pa。聲波在空氣中傳播時(shí)形成壓縮和稀疏交替變化，所以壓力變化也是 正負(fù)交替的。為此，本發(fā)明提出一種利用壓力傳感器(有時(shí)也稱為壓力變送器)提取聲波信號(hào) 的裝置及方法，該裝置將壓力傳感器輸出的壓力信號(hào)經(jīng)聲波信號(hào)提取處理之后，可以獲得 聲波信號(hào)，該裝置尤其適合于管道泄漏音波的感測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出的一種利用壓力傳感器提取聲波信號(hào)的裝置，其特征在于包括壓力 傳感器，其與聲波發(fā)生源接觸，用于感測(cè)聲波在空氣中傳播時(shí)形成壓縮和稀疏交替變化的 聲壓，獲取精度較高的壓力信號(hào)；聲波信號(hào)提取處理模塊，從壓力傳感器輸出的壓力信號(hào)中 提取聲波引起的微小壓力波動(dòng)，其包括濾波器和放大器兩個(gè)部分，濾波器用于去除反映壓 力值的直流信號(hào)以及目標(biāo)聲波信號(hào)頻帶范圍之外的低頻聲波信號(hào)和高頻聲波信號(hào)，濾波之 后的信號(hào)將輸入到放大器以提高聲波信號(hào)信噪比。以及一種利用壓力傳感器提取聲波信號(hào)的方法，其特征在于通過壓力傳感器與 聲波發(fā)生源接觸，感測(cè)聲波在空氣中傳播時(shí)形成壓縮和稀疏交替變化的聲壓，獲取精度較 高的壓力信號(hào)；利用聲波信號(hào)提取處理模塊從壓力傳感器輸出的壓力信號(hào)中提取聲波引起 的微小壓力波動(dòng)，該聲波信號(hào)提取處理模塊包括濾波器和放大器兩個(gè)部分，濾波器用于去 除反映壓力值的直流信號(hào)以及目標(biāo)聲波信號(hào)頻帶范圍之外的低頻聲波信號(hào)和高頻聲波信 號(hào)，濾波之后的信號(hào)將輸入到放大器以提高聲波信號(hào)信噪比。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖1利用壓力傳感器提取聲波信號(hào)的系統(tǒng)工作框圖；圖2濾波前，壓力傳感器輸出的信號(hào)；圖3濾波后，獲得的聲波信號(hào)，基本湮沒在噪聲中；圖4放大增強(qiáng)之后的泄漏音波，信噪比有明顯提高。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明提出利用壓力傳感器(有時(shí)也稱為壓力變送器)提取聲波信
3號(hào)的裝置包括了壓力傳感器，其與聲波發(fā)生源接觸，用于感測(cè)聲波在空氣中傳播時(shí)形成壓 縮和稀疏交替變化的聲壓，獲取精度較高的壓力信號(hào)。通常，壓力信號(hào)中攜帶了聲波信號(hào)， 但是由于壓力信號(hào)是一個(gè)較大的壓力值，而聲波引起的壓力波動(dòng)是一個(gè)很小的壓力值。例 如，在空氣中一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(指在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下海平面的氣壓)其值為101325帕斯 卡，約為IO5帕斯卡，而人耳能聽到的最低聲音引起的空氣壓力變化約為2 * 10_5帕斯卡。因此，為了獲取高質(zhì)量的聲波信號(hào)，需要引入聲波信號(hào)提取處理模塊，從壓力傳感 器輸出的壓力信號(hào)中提取聲波引起的微小壓力波動(dòng)。聲波信號(hào)提取處理模塊包括濾波器和放大器兩個(gè)部分。通常壓力信號(hào)是一個(gè)變化較慢，數(shù)值較大的正值。而聲波信號(hào)是由于質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)引 起，其壓力變化值比較微小，而且可正可負(fù)。濾波的主要作用是去除反映壓力值的直流信號(hào) 以及目標(biāo)聲波信號(hào)頻帶范圍之外的低頻聲波信號(hào)和高頻聲波信號(hào)。圖2和3分別表示了壓力傳感器信號(hào)經(jīng)過濾波前后的信號(hào)波形。濾波之后的聲波信號(hào)強(qiáng)度較弱，容易淹沒在系統(tǒng)背景噪聲中。為了進(jìn)一步提高聲 波信號(hào)信噪比，濾波之后的信號(hào)將輸入到放大器。放大器輸出后，得到信噪比明顯提升的音 波信號(hào)。圖4表示了經(jīng)過放大之后的音波信號(hào)，可見音波信號(hào)已經(jīng)有效地得到增強(qiáng)。本發(fā)明提出的裝置及方法利用工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)得到廣泛使用的壓力傳感器，經(jīng)過濾波和 放大之后，獲得信噪比較高的聲音信號(hào)，具有較高的經(jīng)濟(jì)性和安全性。由于信號(hào)濾波器和放 大器都是現(xiàn)有的成熟技術(shù)，這里就不再詳細(xì)描述了。本發(fā)明至少取得以下幾方面的優(yōu)點(diǎn)1)本發(fā)明設(shè)計(jì)的聲波信號(hào)提取模塊通過濾波器和放大器處理，能夠從標(biāo)準(zhǔn)壓力傳 感器提取反應(yīng)聲音變化的微小壓力變化，最終獲得信噪比較高的聲音信號(hào)；2)對(duì)于鍋爐和壓力容器等危險(xiǎn)場(chǎng)地，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)廣泛使用的標(biāo)準(zhǔn)壓力傳感器符合相 關(guān)的防爆安全標(biāo)準(zhǔn)、防護(hù)安全標(biāo)準(zhǔn)及其他相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，有利于保障系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性；3)可以利用工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)廣泛使用的標(biāo)準(zhǔn)壓力傳感器采集音波信號(hào)，采用標(biāo)準(zhǔn)安裝接 口，方便安裝和施工，并且能夠大大降低聲波傳感器的費(fèi)用。以上，詳細(xì)說明了本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)容本領(lǐng)域技術(shù)人員能 夠合理推演的方式，均應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種利用壓力傳感器提取聲波信號(hào)的裝置，其特征在于包括壓力傳感器，其與聲波發(fā)生源接觸，用于感測(cè)聲波在空氣中傳播時(shí)形成壓縮和稀疏交替變化的聲壓，獲取精度較高的壓力信號(hào)；聲波信號(hào)提取處理模塊，從壓力傳感器輸出的壓力信號(hào)中提取聲波引起的微小壓力波動(dòng)，其包括濾波器和放大器兩個(gè)部分，濾波器用于去除反映壓力值的直流信號(hào)以及目標(biāo)聲波信號(hào)頻帶范圍之外的低頻聲波信號(hào)和高頻聲波信號(hào)，濾波之后的信號(hào)將輸入到放大器以提高聲波信號(hào)信噪比。
2.一種利用壓力傳感器提取聲波信號(hào)的方法，其特征在于通過壓力傳感器與聲波發(fā) 生源接觸，感測(cè)聲波在空氣中傳播時(shí)形成壓縮和稀疏交替變化的聲壓，獲取精度較高的壓 力信號(hào)；利用聲波信號(hào)提取處理模塊從壓力傳感器輸出的壓力信號(hào)中提取聲波引起的微小 壓力波動(dòng)，該聲波信號(hào)提取處理模塊包括濾波器和放大器兩個(gè)部分，濾波器用于去除反映 壓力值的直流信號(hào)以及目標(biāo)聲波信號(hào)頻帶范圍之外的低頻聲波信號(hào)和高頻聲波信號(hào)，濾波 之后的信號(hào)將輸入到放大器以提高聲波信號(hào)信噪比。
全文摘要
一種利用壓力傳感器提取聲波信號(hào)的裝置，其特征在于包括壓力傳感器，其與聲波發(fā)生源接觸，用于感測(cè)聲波在空氣中傳播時(shí)形成壓縮和稀疏交替變化的聲壓，獲取精度較高的壓力信號(hào)；聲波信號(hào)提取處理模塊，從壓力傳感器輸出的壓力信號(hào)中提取聲波引起的微小壓力波動(dòng)，其包括濾波器和放大器兩個(gè)部分，濾波器用于去除反映壓力值的直流信號(hào)以及目標(biāo)聲波信號(hào)頻帶范圍之外的低頻聲波信號(hào)和高頻聲波信號(hào)，濾波之后的信號(hào)將輸入到放大器以提高聲波信號(hào)信噪比。
文檔編號(hào)G01H15/00GK101915608SQ20101025092
公開日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2010年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月12日
發(fā)明者萬(wàn)洪杰, 傅強(qiáng), 李良杰, 褚露, 許勝利, 邵花, 陳君 申請(qǐng)人:北京寰宇聲望智能科技有限公司