专利名称：一种高灵敏度雷声测试电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高灵敏度雷声测试电路，适用于高灵敏度雷声测试与定位、微弱声音、次生信号的测试和拾取。
背景技术：
声信号在大气中随距离衰减明显，对于远区的声信号，如雷声，到达观测点后信号已经十分微弱，利用传统的商用麦克风测试时灵敏度明显不足；另一方面自然界许多现象 (包括闪电、海浪以及动物)的声谱中，除可闻部分还包含丰富的次声分量(20Hz以下)。微弱声、次声信号的拾取对于弱声源的测试、远区声源定位具有重要意义。对于这些测试要求， 采用通用的麦克风电路不能获得满意的结果。当前的主流的麦克风可分为动圈式和电容式。动圈式麦克风灵敏度普遍要低于电容式。而电容式多需要‘幻象电源’供电的方式工作。所谓‘幻象电源’供电，就是利用同一对导线同时传输信号和直流电，使信号和电源线综合利用。幻象电源虽然设计巧妙，却增加了系统构成和复杂度一方面需要麦克风输出平衡信号；另一方面，数据采集端需要增加“幻象电源’供电电路和差分电路，电源干扰容易引入测试信号中，并且结构复杂，不利于野外测试。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种高灵敏度雷声测试电路。该电路能够覆盖包含次声频率分量在内的宽频声信号；同时具有高灵敏度和简易的电路构成，适用于微弱声、次声信号的监测和声源的远区定位。本发明的目的可通过如下措施来实现
一种高灵敏度雷声测试电路，该电路包括依次电性连接的前置放大模块、耦合电容和线性放大模块。所述的前置放大模块用于将传声器转换产生的微弱电信号前置预放大，放大电路由场效应管构成共源放大电路，具有高输入阻抗和低输入噪声。通过调整静态工作点，使得静态条件下，场效应管处于微导通状态，导通电流小，静态功耗低。所述的线性放大模块用于产生预期灵敏度的放大倍数，同时用于驱动后续电缆和数据采集端。线性放大模块由通用运算放大器和负反馈电阻网络构成，输入信号连接运放的同向或反向输入端，由反馈电阻网络实现预期的放大倍数。所述的耦合电容用于隔离模块间的直流耦合，便于各个模块直流工作点的设置。本发明相比现有技术具有如下优点
1、具有宽频带、灵敏度高的特点，特别适用于微弱声、次声信号的拾取；
2、灵敏度可由线性放大模块的反馈电阻网络独立的调节；
3、可靠的单端输出，可直接通过通用同轴电缆连接至测试设备；
4、电路结构简单紧凑，元件通用性强，供电不需要采用额外的幻象电源，减少了系统的复杂性。
图1是本发明的一种优选的实施方式的电路框图
1-前置放大模块
2-线性放大模块
3-线性放大模块的分压电路
图2是图1所示前置放大输入回路的等效电路具体的实施方式
下面结合附图对本发明的一种优选的实施方式进一步阐述
参照图1，前置放大模块1包括PMOS管和传声器Micj5构成的共源放大电路，静态工作电压Vb。传声器Mic采用驻极体电容式声电转换元件。通过调整&的阻值使PMOS管处于微导通状态。PMOS管漏极输出通过耦合电容C1连接到线性放大模块2中运放OP的同相输入端。R1和&构成负反馈网络，且麦克风电路的灵敏度正比于(l+Ri/%)。运放OP采用单电源供电，由分压电路3提供虚地\。分压电路3包括稳压管D1、旁路电容C3和分压电阻R4。线性放大模块2的输出端连接耦合电容C2至同轴电缆，最后进入阻抗为&的记录设备。电路的低频响应截止频率的影响因素主要由两方面一是输入回路的影响，如图2，驻极体电容Cm与PMOS管输入电阻Rin (—般在1(ΓΩ量级)、栅-源极间电容Cgs (—般在pF量级)构成RC回路，所限定的低频_3dB截止频率为 /i = 1/[2^s.(C + Q3)] ; 二是受到隔离电容C1和C2构成RC回路的影响，所限定的低频_3dB截止频率为/2=1/[2；<& +勸)0]，/3 = 1/(2τγ&·Λ)，为保证电路带宽足够宽使得次声信号能够通过电路正常放大，一个优选的方式为通过选择上述的电阻和电容以及 PMOS管的参数，使得/Ι /2 /3<1ΗΖ。电路的高频响应主要受运放OP的增益带宽积限
制，在满足声音高频分量能够正常放大的条件下，要求OP的增益带宽积GBP>20 (1+ / ) kHz。以上所述仅是本发明的一种优选的实施方式。对于本技术领域的普通技术人员， 在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形(如线性放大模块采用多级放大以增大灵敏度)，这些改进和变形也应视为本发明的保护内容。
权利要求
1.一种高灵敏度雷声测试电路，包括依次电性连接的前置放大模块、耦合电容和线性放大模块，所述的前置放大模块用于将传声器转换产生的微弱电信号前置预放大，所述的线性放大模块用于产生预期灵敏度的放大倍数，同时用于驱动后续电缆和数据采集端，所述的耦合电容用于隔离模块间的直流華禹合。
2.如权利要求1所述的一种高灵敏度雷声测试电路，其特征在于，所述的前置放大模块由传声器和场效应管构成的共源放大电路组成。
3.如权利要求1所述的一种高灵敏度雷声测试电路，其特征在于，所述的线性放大模块由通用运算放大器和负反馈电阻网络构成，输入信号连接运放的同向或反向输入端，由反馈电阻网络各阻值比实现预期的放大倍数。
4.如权利要求3所述的线性放大模块，其特征在于，采用隔离电容隔离模块间的直流耦合，实现运放的直流偏置。
全文摘要
本发明涉及一种高灵敏度雷声测试电路，该雷声测试电路包括依次电性连接的前置放大模块、耦合电容和线性放大模块，所述的前置放大模块用于将传声器转换产生的微弱电信号前置预放大，所述的线性放大模块用于产生预期灵敏度的放大倍数，同时用于驱动后续电缆和数据采集端，所述的耦合电容用于隔离模块间的直流耦合。本发明结构简单，频带宽，灵敏度高，特别适用于高灵敏度雷声测试、微弱声音、次生信号的测试和拾取。
文档编号G01H17/00GK102538952SQ20121000822
公开日2012年7月4日 申请日期2012年1月12日 优先权日2012年1月12日
发明者周璧华, 李炎新, 邱实 申请人:中国人民解放军理工大学