一体化设计的方向性传感器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种一体化设计的方向性传感器，呈圆筒状，由上下两部分铝合金外壳螺纹连接而成，上部分内设有内屏蔽放大器；下部分内设有重力锤和压电陶瓷片，顶部中间开螺纹扣用于固定连接电缆线；底部中间开螺纹扣用于固定连接听音杆。一体化设计的方向性传感器将信号采集、放大部件均装入铝制密封盒内，可以有效防止外界各类噪声干扰、实现了对漏水声特征信号的有效提取。铝壳外的软胶外套具有防风、防震功能；电缆装有防电磁干扰滤波环。采用上述综合设计，为听漏仪的高精度定位提供了性能优良的前端信号采集设备。
【专利说明】一体化设计的方向性传感器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种传感器，特别指一种一体化设计的方向性传感器。
【背景技术】
[0002]从物理定义而言，振幅和频率上完全无规律的震荡称之为噪声。从环境保护角度而论，凡是人们所不需要的声音统称为噪声。从地下管道漏水来说，也可以认为除泄露点处泄漏声以外的周围其他任何音频声均可称为噪声。噪声的显著特点是无污染物存在、不产生能量积累、时间有限、传播不远、振动源停止振动噪声消失、不能集中治理。噪声主要来源于交通工具、工厂机器设备、建筑施工和人们的社会活动等通过地表或空气等介质的直射、反射、透射等方式传输到泄露点。而泄露点周围的噪声源来源复杂，可能是产生球形声波或类球形波的声源的点声源，或者是产生柱状声波或类柱状波的声源的线声源，或者是产生平面声波或类平面声波的声源的面声源，而大多数情况下噪声往往是多种声源的复杂组合。噪声在泄露点的来源方向呈现多样性。因此，采用方向性传感器是系统前端降低噪声干扰的有效手段。由于管道破裂的漏水声是通过振动沿管道或管道周围介质向四周传播，而传感器探头一般是垂直地表或管道外壁放置，因此漏水振动声沿着与探头底部表面垂直方向传播。选用一体化方向性传感器(即在垂直方向的接收灵敏度远大于其它方向的灵敏度)，利用其空间特性就可降低其他方向噪声的接受灵敏度，这样在信号接收阶段就对噪声进行了抑制，提高了信噪比。压电陶瓷片的压电效应具有明显的方向性，由于压电陶瓷片径向尺寸远大于其厚度，因此径向振动和剪切振动可以忽略，其绝大部分振动能量都沿垂直轴方向传播，满足方向性传感器的功能要求。
实用新型内容
[0003]本实用新型要解决的技术问题是提供一体化设计的方向性传感器，这种传感器主要用在地下管道漏水探测定位仪的前端，进行对地下管道漏水声信号的采集。
[0004]本实用新型要解决的技术问题由如下方案来实现:一体化设计的方向性传感器，呈圆筒状，由上下两部分铝合金外壳螺纹连接而成，上部分内设有内屏蔽放大器；下部分内设有重力锤和压电陶瓷片，顶部中间开螺纹扣用于固定连接电缆线；底部中间开螺纹扣用于固定连接听音杆。
[0005]本实用新型还包括如下方案:所述重力锤呈圆台状，顶部中间开螺纹扣用于固定连接信号线。所述听音杆一端呈圆锥状尖头，一端是螺纹接头。所述内屏蔽放大器由表贴元件及四层PCB板微缩后嵌入到铝合金外壳中。
[0006]本传感器由于压电陶瓷片输出电压微弱(一般在毫伏级)，必须加放大器，本传感器将方向性传声器进行采用一体化设计，即将压电陶瓷片和放大电路共同设计在一个铝制的探头内，这样的结构特点是既屏蔽了外界干扰噪声信号，又放大了有效漏水信号，使得前端信号采集的信噪比得到提高。
[0007]本传感器的特点是压电陶瓷片材料组成及重力锤形状、质量对频率和噪声的影响。具有良好的轴向振动方向的压电陶瓷片是方向传感器的关键，选用高灵敏度的锆钛酸铅压电陶瓷片，它的居里点在300°C以上，性能稳定，具有很高的介电常数和压电常数(纵向压电常数可以达到500X10_12C/N)电阻率(Ω.πι) > IO100
[0008]重力锤的底部应平整光滑，可减少压电陶瓷片振动能量的损失，材质选比重大铜质可抑制闻频噪声。
[0009]本传感器中内屏蔽放大器由表贴元件及四层PCB板微缩后嵌入到铝合金外壳中。
[0010]本实用新型的优点:一体化设计的方向性传感器将信号采集、放大部件均装入铝合金外壳的密封盒内，可以有效防止外界各类噪声干扰、实现了对漏水声特征信号的有效提取，并为听漏仪的高精度定位提供了性能优良的前端信号采集设备。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为一体化设计的方向性传感器的主剖图。
【具体实施方式】
[0012]如图1所示，一体化设计的方向性传感器，呈圆筒状，由上下两部分铝合金外壳1、2螺纹连接而成。上部分I内设有内屏蔽放大器3 ;下部分2内设有重力锤4和压电陶瓷片5，顶部中间开螺纹扣6用于固定连接电缆线；底部中间开螺纹扣用于固定连接听音杆7。
[0013]重力锤4呈圆台状，顶部中间开螺纹扣用于固定连接信号线。所述听音杆7 —端呈圆锥状尖头，一端是螺纹接头。所述内屏蔽放大器3由表贴元件及四层PCB板微缩后嵌入到铝合金外壳I中。
[0014]如图1所示，本传感器中铝合金外壳1、2为空心圆筒状。圆筒整体高69mm，圆筒直径47mm，上下两部分铝合金外壳1、2的高分别为15mm和54臟。重力锤4上底直径为20mm ；下底直径为35mm,高度30mm。
【权利要求】
1.一体化设计的方向性传感器，呈圆筒状，由上下两部分铝合金外壳螺纹连接而成，其特征是:上部分内设有内屏蔽放大器；下部分内设有重力锤和压电陶瓷片，顶部中间开螺纹扣用于固定连接电缆线；底部中间开螺纹扣用于固定连接听音杆。
2.根据权利要求1所述的一体化设计的方向性传感器，其特征是:所述重力锤呈圆台状，顶部中间开螺纹扣用于固定连接信号线。
3.根据权利要求1所述的一体化设计的方向性传感器，其特征是:所述听音杆一端呈圆锥状尖头，一端是螺纹接头。
4.根据权利要求1所述的一体化设计的方向性传感器，其特征是:所述内屏蔽放大器由表贴元件及四层PCB板微缩后嵌入到铝合金外壳中。
【文档编号】G01H11/08GK203771042SQ201420166867
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年4月1日 优先权日:2014年4月1日
【发明者】郭改枝, 李树华, 张鹏举, 俞宗佐, 戚桂美 申请人:内蒙古师范大学