无线传输装置及其加速度传感器和矿用微震监测系统的制作方法

本实用新型具体涉及一种无线传输装置及其加速度传感器和矿用微震监测系统。

背景技术：

随着经济技术的发展，我国对于地质勘探也越来越重视。在矿山露天高陡边坡与生产台阶的岩体破裂、破坏与滑坡失稳、崩塌等监测工程技术问题中，特别是在坑采转露采的露天矿山的生产台阶岩体稳定性的监测工程技术问题中，当采用微震监测手段进行安全监测预警时，现有的传感器信号传输都是采用有线的方式，采用一根屏蔽信号电缆，以明敷的方式将加速度型传感器产生的模拟信号传输到数据采集仪内。而且，传感器到数据采集仪的距离是有限制的。因此，现有的测量过程，连同数据采集仪在内的所有检测设备，都需要安装在现场。而这样一种信号传输的技术解决方案很不适合上述工程应用环境：因为，露天采场经常性的会进行一定装药量的爆破，爆破产生的飞石、地震波与空气冲击波对信号电缆与数据采集仪经常会造成严重的破坏。另外在爆破前后，为了保护信号电缆与数据采集仪的安全，需要将信号电缆与数据采集仪移到安全位置，这样就使得监测设备错过了大爆破前后岩体应力状态急剧变化这个重要的监测时间窗口期。

技术实现要素：

本实用新型的目的之一在于提供一种能够将加速度型传感器的信号进行无线发送，且成本低廉和安全可靠的无线传输装置。

本实用新型的目的之二在于提供一种包括了所述无线传输装置的加速度型传感器。

本实用新型的目的之三在于提供一种包括了所述无线传输装置和加速度型传感器的矿用微震监测系统。

本实用新型提供的这种无线传输装置，包括发射部分电源模块、发射信号调理电路、信号发送电路、接收部分电源模块、信号接收电路和接收信号调理电路；发射信号调理电路、信号发送电路、信号接收电路和接收信号调理电路依次串联；发射部分电源模块用于给所述发射信号调理电路和信号发送电路供电；接收部分电源模块用于给所述信号接收电路和接收信号调理电路供电；发射信号调理电路用于连接加速度传感器的输出信号，获取加速度传感器输出的信号并进行信号调理后输出到信号发送电路；信号发送电路用于将调理后的加速度传感器的信号通过无线信号发送到信号接收电路；信号接收电路用于接收无线发送的加速度传感器的信号，并将接收的信号下发至接收信号调理电路；接收信号调理电路用于将接收到的信号进行信号调理后上传至数据采集仪。

所述的信号发送电路为由型号为CZE-7C的无线发送模块构成的电路。

所述的信号接收电路为由型号为CZE-R03的无线接收模块构成的电路。

所述的发射信号调理电路包括输入正极保护电阻、输入正极限流电阻、输入正极保护二极管、输入正极阻抗匹配电阻、输入负极保护电阻、输入负极限流电阻、输入负极保护二极管、输入负极阻抗匹配电阻、信号发送电路供电电路、减法器电路和电压跟随器电路；加速度传感器的差分正极信号通过输入正极保护电阻接地，并通过串接的输入正极限流电阻后，通过输入正极保护二极管接地，同时也通过输入正极阻抗匹配电阻连接电源正极，还连接减法器电路的输入正极；加速度传感器的差分负极信号通过输入负极保护电阻接地，并通过串接的输入负极限流电阻后，通过输入负正极保护二极管接地，同时也通过输入负极阻抗匹配电阻接地，还连接减法器电路的输入负极；减法器电路将输入的信号进行减法运算后再通过电压跟随器输出最终的加速度传感器信号；信号发送电路供电电路用于获取外部接入的电源信号并进行电源信号稳压后为信号发送电路提供电源。

所述的减法器电路为由运算放大器构成的减法电路。

所述的电压跟随器电路为由三极管构成的共集电极放大电路。

所述的接收信号调理电路包括接收信号输入耦合电容、接收信号电压跟随器电路、接收信号输出耦合电容、差分信号输出正极电路、差分信号输出负极电路和输出耦合电容；接收的信号通过接收信号输入耦合电容耦合进入线路后，再通过接收信号电压跟随器进行电压跟随后，再通过接收信号输出耦合电容再次进行耦合后分为两路信号：第一路信号通过差分信号输出正极电路放大为差分正极信号，第二路信号通过差分信号输出负极电路放大为差分负极信号；差分正极信号和差分负极信号再次通过各自的输出耦合电容后得到最终的加速度传感器的输出差分信号并上传至数据采集仪。

所述的接收信号电压跟随器电路为由三极管构成的共集电极放大电路。

所述的差分信号输出正极电路为由运放和基准电压信号构成的同相比例放大电路。

所述的差分信号输出负极电路为由运放和基准电压信号构成的反相比例放大电路。

本实用新型还提供了一种加速度传感器，该加速度传感器包括了所述的无线传输装置。

本实用新型还提供了一种矿用微震监测系统，该矿用微震监测系统包括了所述的无线传输装置和加速度型传感器。

本实用新型提供的这种无线传输装置及其加速度传感器和矿用微震监测系统，通过简单可靠的电路设计，实现了对加速度传感器输出的传感数据的无线发送处理、无线发送以及接收处理；因此本实用新型的这种无线传输装置能够将加速度传感器输出的信号通过无线的方式发送和接收，实现了加速度传感器的无线数据传输，而且本实用新型成本低廉且安全可靠。

附图说明

图1为本实用新型的无线传输装置功能模块图。

图2为本实用新型的无线传输装置的信号发送电路的电路原理示意图。

图3为本实用新型的无线传输装置的信号接收电路的电路原理示意图。

具体实施方式

如图1所示为本实用新型的无线传输装置功能模块图：本实用新型提供的这种无线传输装置，包括发射部分电源模块、发射信号调理电路、信号发送电路、接收部分电源模块、信号接收电路和接收信号调理电路；发射信号调理电路、信号发送电路、信号接收电路和接收信号调理电路依次串联；发射部分电源模块用于给所述发射信号调理电路和信号发送电路供电；接收部分电源模块用于给所述信号接收电路和接收信号调理电路供电；发射信号调理电路用于连接加速度传感器的输出信号，获取加速度传感器输出的信号并进行信号调理后输出到信号发送电路；信号发送电路用于将调理后的加速度传感器的信号通过无线信号发送到信号接收电路；信号接收电路用于接收无线发送的加速度传感器的信号，并将接收的信号下发至接收信号调理电路；接收信号调理电路用于将接收到的信号进行信号调理后上传至数据采集仪。

在具体实施时，信号发送电路可以采用由型号为CZE-7C的无线发送模块构成的电路。信号接收电路可以采用由型号为CZE-R03的无线接收模块构成的电路。

如图2所示为本实用新型的无线传输装置的信号发送电路的电路原理示意图：发射信号调理电路包括输入正极保护电阻VR1、输入正极限流电阻R1、输入正极保护二极管D1、输入正极阻抗匹配电阻R3、输入负极保护电阻VR2、输入负极限流电阻R2、输入负极保护二极管D2、输入负极阻抗匹配电阻R4、信号发送电路供电电路、减法器电路和电压跟随器电路；同时信号发送供电电路包括稳压芯片U1(型号为L7805)、输入滤波电容C1和C4、保护二极管D3、和输出滤波电容C3和C6；减法器电路则包括运放U2A(型号为OPA2350)以及对应的电阻R5～R8；电压跟随器电路则包括耦合电容C10、三极管Q1、跟随器输入下拉电阻R10和跟随器输出下拉电阻R9，电压跟随器采用的三极管的共集电极放大电路；加速度传感器的差分正极信号通过输入正极保护电阻接地，并通过串接的输入正极限流电阻后，通过输入正极保护二极管接地，同时也通过输入正极阻抗匹配电阻连接电源正极(输入电源正极在图中标示为+24V)，还连接减法器电路的输入正极；加速度传感器的差分负极信号通过输入负极保护电阻接地，并通过串接的输入负极限流电阻后，通过输入负正极保护二极管接地，同时也通过输入负极阻抗匹配电阻接地，还连接减法器电路的输入负极；减法器电路将输入的信号进行减法运算(图中包括将信号进行减法运算，同时也缩小为原来信号电平的1/5)后再通过电压跟随器输出最终的加速度传感器信号Sin；信号发送电路供电电路用于获取外部接入的电源信号并进行电源信号稳压后为信号发送电路提供电源：其中外部输入的+24V电源通过保护二极管D3后再通过电容C1和C4滤波，然后进入稳压芯片L7805，通过芯片稳压后再通过输出稳定的5V电源信号，通过C3和C6接地滤波后，得到最终的VCC电源信号。

如图3所述为本实用新型的无线传输装置的信号接收电路的电路原理示意图：接收信号调理电路可以有若干路，用于同时接收多路信号；接收信号调理电路包括接收信号输入耦合电容C2、接收信号电压跟随器电路(包括电阻R18、R24和R4，以及三极管Q2)、接收信号输出耦合电容C10、差分信号输出正极电路、差分信号输出负极电路和输出耦合电容；接收的信号通过接收信号输入耦合电容耦合进入线路后，再通过接收信号电压跟随器进行电压跟随后，再通过接收信号输出耦合电容再次进行耦合后分为两路信号：第一路信号通过差分信号输出正极电路放大为差分正极信号，第二路信号通过差分信号输出负极电路放大为差分负极信号；差分正极信号和差分负极信号再次通过各自的输出耦合电容后得到最终的加速度传感器的输出差分信号并上传至数据采集仪。

具体的，接收的信号通过C2耦合进入线路后，通过由电阻R18、R24和R4以及三极管Q2构成的共集电极电路(作用与电压跟随器类似)进行电压跟随后，再通过电容C10后耦合进入线路，然后分为两路：一路信号通过由运放U2A(型号为OPA2350)、电阻R31、R42和R12构成的差分信号输出负极电路；该路差分信号输出负极电路为反向比例放大电路，其将输入的信号反向放大5倍，同时基准电压信号(图中标示2.5V)用于提供偏置电压；同样的，第二路信号通过由U2B(型号为OPA2350)、电阻R32、R48和R54构成的差分信号输出正极电路；该差分信号输出正极电路为同向比例放大电路，将输入的信号同向放大5倍；经过同向和反向放大的信号再通过各自的耦合电容(C12和C11)耦合后，将通过无线发送的加速度传感器的信号进行还原，并通过接口J10输出到数据采集仪。