加速度型传感器的转换装置及其矿用微震监测系统的制作方法

本实用新型具体涉及一种加速度型传感器的转换装置及其矿用微震监测系统。

背景技术：

随着经济技术的发展，国家对于地矿勘测领域也越来越重视。

在岩石声发射与微震监测应用领域中，对介质中传播的地震波或弹性波进行监测的主要应用的传感器类型为加速度型传感器与速度型传感器。对于加速度型传感器与速度型传感器，该两种类型传感器的换能传感原理不一样：速度型传感器为磁电式传感器类型，靠惯性作用运动的线圈在磁场中切割输出感应电动势，速度型传感器工作不需要外部电源供电。而加速度型传感器为压电晶体材料类型传感器，需要外部电源供电才能工作。在矿山岩石力学监测工程应用中，由于作为监测对象的地震波频率与幅值的复杂性与多样性，经常需要变换使用速度型传感器与加速度型传感器。

对于一个已经定型的数据采集仪来说，其能接入的传感器类型是依据自身的特性定制的非标产品。比如，现在常用的一款ISS数据采集仪，其只能自身配套的传感器(比如自身厂家生产的加速度型传感器)，而无法兼容其他类型的传感器，而其兼容性的本质问题在于：由于数据采集仪与其他类型传感器的信号电平不兼容，且阻抗也不匹配，使得该款ISS数据采集仪无法直接兼容其它厂商或国内的传感器。

技术实现要素：

本实用新型的目的之一在于提供一种能够使得ISS数据采集仪兼容各类厂家的加速度型传感器，且成本低廉和可靠的加速度型传感器的转换装置。

本实用新型的目的之二在于提供一种包括了所述加速度型传感器的转换装置的矿用微震监测系统。

本实用新型提供的这种加速度型传感器的转换装置，包括输入接口电路、供电电路、若干路信号调理电路和输出接口电路；输入接口电路、信号调理电路和输出接口电路串接，若干路信号调理电路互相并联；输入接口电路用于连接加速度型传感器的信号接口和电源接口；供电电路用于给所述加速度型传感器的转换装置供电，同时也用于给连接输入接口电路的加速度型传感器供电；若干路信号调理电路用于接收加速度传感器上传的信号并进行信号处理后输出到输出接口电路；输出接口电路用于连接数据采集仪，并将处理后的信号通过输出接口电路上传数据采集仪。

所述的供电电路包括稳压芯片电路、输入滤波电路和输出滤波电路；输入滤波电路、稳压芯片电路和输出滤波电路依次串联；外部输入的电源供电信号通过输入滤波电路滤波后，输入到稳压芯片进行稳压，稳压芯片输出稳定的电源信号再通过输出滤波电路滤波后得到最终的供电信号；

所述的供电电路还包括指示电路；指示电路与输出滤波电路并联，用于在供电电路正常工作时对供电电路的状态进行指示。

所述的指示电路包括限流电阻和指示灯；供电电路输出的电源信号的正极通过串接的限流电阻和指示灯连接供电电路输出的电源信号的负极。

所述的信号调理电路包括输入正端信号限流电阻、输入正端阻抗匹配电阻、输入正端保护二极管、输入正端耦合电容、输入正端滤波电路、输入正端电压跟随器、输入负端信号限流电阻、输入负端阻抗匹配电阻、输入负端保护二极管、输入负端耦合电容、输入负端滤波电路和输入负端电压跟随器；加速度传感器输出的差分信号通过输入接口电路输入到信号调理电路；其中，加速度传感器输出的差分正信号通过输入正端信号限流电阻进行限流后信号分为三路，其中一路通过输入正端阻抗匹配电阻连接供电电路输出的电源信号的正极，第二路通过输入正端保护二极管接地，第三路信号通过输入正端耦合电容进行信号耦合后，再通过输入正端滤波电路进行滤波，最后通过输入正端电压跟随器进行电压跟随后输出到输出接口电路；其中，加速度传感器输出的差分负信号通过输入负端信号限流电阻进行限流后信号分为三路，其中一路通过输入负端阻抗匹配电阻连接供电电路输出的电源信号的负极，第二路通过输入负端保护二极管接地，第三路信号通过输入负端耦合电容进行信号耦合后，再通过输入负端滤波电路进行滤波，最后通过输入负端电压跟随器进行电压跟随后输出到输出接口电路。

所述的输入正端滤波电路和输入负端滤波电路为RC滤波电路。

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加速度型传感器的转换装置。

本实用新型提供的这种加速度型传感器的转换装置及其矿用微震监测系统，通过对加速度传感器输出的信号进行阻抗匹配和信号电平匹配，实现了对加速度传感器的输出信号进行转换，从而兼容现有常用的ISS数据采集仪，而且本转换装置简单、科学、可靠且成本低廉。

附图说明

图1为本实用新型的功能模块图。

图2为本实用新型的供电电路的电路原理示意图。

图3为本实用新型的信号调理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功能模块图：本实用新型提供的这种加速度型传感器的转换装置，包括输入接口电路、供电电路、若干路信号调理电路和输出接口电路；输入接口电路、信号调理电路和输出接口电路串接，若干路信号调理电路互相并联；输入接口电路用于连接加速度型传感器的信号接口和电源接口；供电电路用于给所述加速度型传感器的转换装置供电，同时也用于给连接输入接口电路的加速度型传感器供电；若干路信号调理电路用于接收加速度传感器上传的信号并进行信号处理后输出到输出接口电路；输出接口电路用于连接数据采集仪，并将处理后的信号通过输出接口电路上传数据采集仪。

如图2所示为本实用新型的供电电路的电路原理示意图：所述的供电电路包括稳压芯片电路、输入滤波电路、输出滤波电路和指示电路；输入滤波电路、稳压芯片电路和输出滤波电路依次串联；外部输入的电源供电信号通过输入滤波电路滤波后，输入到稳压芯片进行稳压，稳压芯片输出稳定的电源信号再通过输出滤波电路滤波后得到最终的供电信号；指示电路与输出滤波电路并联，用于在供电电路正常工作时对供电电路的状态进行指示。

在图中，外部输入的电源供电信号在图中标示为Vin+和Vin-；输入滤波电路包括电容C7，稳压芯片电路采用由型号为ITA2412S-2W的稳压芯片，输出滤波电路则包括输出滤波电容(图中标示包括C8～C15)；指示电路则包括限流电阻R13和指示灯D7；外部输入的电源信号通过电容C7滤波后，输入到稳压芯片U1的1脚和2脚，稳压芯片的输出端6脚和8脚为最终的输出电源信号引脚，其直接输出电源正极信号V+和点云负极信号V-，同时在输出的电源信号的两个引脚之间并接有输出滤波电容进行输出电源的滤波，同时供电电路输出的电源信号的正极通过串接的限流电阻R13和指示灯D7连接供电电路输出的电源信号的负极。

如图3所示为本实用新型的信号调理电路的电路原理示意图：在具体实施时，信号调理电路可以有并联的若干路；其中，每一路的信号调理电路均为相同的电路。

信号调理电路包括输入正端信号限流电阻R7、输入正端阻抗匹配电阻R1、输入正端保护二极管D1、输入正端耦合电容C1、输入正端滤波电路(RC滤波电路C16和R14)、输入正端电压跟随器(运放TL082A，图中标示U2A)、输入负端信号限流电阻R8、输入负端阻抗匹配电阻R2、输入负端保护二极管D2、输入负端耦合电容C2、输入负端滤波电路(RC滤波电路C17和R15)和输入负端电压跟随器(运放TL082A，图中标示U2B)；加速度传感器输出的差分信号通过输入接口电路输入到信号调理电路；其中，加速度传感器输出的差分正信号通过输入正端信号限流电阻进行限流后信号分为三路，其中一路通过输入正端阻抗匹配电阻连接供电电路输出的电源信号的正极，第二路通过输入正端保护二极管接地，第三路信号通过输入正端耦合电容进行信号耦合后，再通过输入正端滤波电路进行滤波，最后通过输入正端电压跟随器进行电压跟随后输出到输出接口电路；其中，加速度传感器输出的差分负信号通过输入负端信号限流电阻进行限流后信号分为三路，其中一路通过输入负端阻抗匹配电阻连接供电电路输出的电源信号的负极，第二路通过输入负端保护二极管接地，第三路信号通过输入负端耦合电容进行信号耦合后，再通过输入负端滤波电路进行滤波，最后通过输入负端电压跟随器进行电压跟随后输出到输出接口电路。