具有温度补偿功能的涡流式次声波传感器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及利用涡流原理检测大气中次声波声压、亦可检测管道中介质的压强的传感装置，具体为具有温度补偿功能的涡流式次声波传感器。
【背景技术】
[0002]次声波是指频率小于20Hz (赫兹)，但是高于气候造成的气压变动的声波。次声波不容易衰减，不易被水和空气吸收。而次声波的波长往往很长，因此能绕开某些大型障碍物发生衍射。某些次声波能绕地球2至3周。某些频率的次声波由于和人体器官的振动频率相近，容易和人体器官产生共振，对人体有很强的伤害性，危险时可致人死亡。
[0003]一般的检测次声波的装置通常采用电容式次声波传感器，其具有体积小、灵敏度高等优点。但是也存在一些缺点，如:灵敏度受环境温度变化的影响；测量频带窄；寄生电容影响较大，不但降低了测量灵敏度，而且容易引起非线性输出，有可能会使得传感器处于不稳定的工作状态；变极距型电容式次声波传感器具有非线性。
【发明内容】
[0004]针对性现有技术的不足之处，本发明基于电涡流效应，可实现宽频带次声波的测量，降低环境温度和非线性对测量结果的影响。用平膜片与扁平线圈共同组成次声波敏感元件。扁平线圈通有交变电流，从而产生交变磁场。在交变磁场的作用下，平膜片上将产生涡电流；平膜片在次声波声压的作用下产生变形，改变了扁平线圈与平膜片之间的互感。因而，扁平线圈与后续测量电路组成系统的共振频率将可以直接测量次声波声压，进而测量次声波。
[0005]为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下:
[0006]具有温度补偿功能的涡流式次声波传感器，包括平膜片1、扁平线圈2、线圈接头3、固定空心螺栓4、外接导线5、密封盖6、静压力平衡孔7以及外壳8 ;其特征在于:所述的外壳8为空心圆柱体；所述的平膜片I焊接在外壳8的右侧端面；所述的扁平线圈2安装在外壳8内部与平膜片I距离的3 -5毫米；所述的固定空心螺栓4安装在外壳8内部的扁平线圈2左侧，且与扁平线圈2紧密压合；外壳8左侧端面采用密封盖6密封；所述的密封盖6上开有静压力平衡孔7 ;所述的扁平线圈2包括信号线圈I 9和参考线圈II 10，补偿线圈II 10套在信号线圈I 9外部；所述的线圈接头3包括线圈接头III 11和线圈接头IV 12 ；信号线圈I与线圈接头IV 12连接，补偿线圈II 10与线圈接头III11连接，线圈接头III11和线圈接头IV 12分别与外接导线5连接，外接导线5纵向穿过固定空心螺栓4内部和密封盖6引出外接电路。
[0007]进一步的，所述的扁平线圈2与平膜片I之间的距离用来确保扁平线圈2产生的电磁场能渗透到平膜片I中，从而产生出电涡流。
[0008]进一步的，所述的外接导线5分为两根。
[0009]进一步的，所述的外接导线5的外接电路便于从外部通入交流电。
[0010]进一步的，所述的静压力平衡孔7用来平衡静压力一通高频阻低频。
[0011]进一步的，所述的静压力平衡孔7的直径为2-4毫米。
[0012]本发明的涡流式次声波传感器是利用涡流原理检测大气中次声波的传感装置，当在电感线圈中通入交变电流时，将产生交变磁场，同时将在平膜片上产生涡电流。涡电流将产生反向磁场，反作用于扁平线圈；当平膜片在空气中次声波声压的作用下发生弯曲变形时，线圈与平膜片的互感和阻抗也都将发生变化。一般而言，扁平线圈的阻抗变化与金属平膜片的电导率、磁导率、几何形状以及扁平线圈的几何参数、激励电流的频率以及线圈与膜片之间的距离有关。在传感器工作时，线圈与膜片之间的距离作为次声波声压的量度，而其它参数保持不变，那么线圈的阻抗只有次声波声压对膜片的压力有关。线圈与后续测量电路组成系统的共振频率直接与线圈的阻抗相关，从而与次声波声压相关。因此，通过检测线圈振动频率的大小即可得到空气中次声波声压的大小，从而可以达到对空气中的次声波进行检测的目的。
[0013]为了消除环境温度和非线性对测量结果的影响，引入补偿线圈。为了避免信号线圈以及补偿线圈的耦合效应，在信号线圈及补偿线圈中同时输入反向脉冲交流电流，通过微处理器系统可以测得二者的共振频率。本传感器把信号线圈和补偿线圈共振频率之差作为次声波声压的直接量度，可极大的降低环境温度和非线性对测量结果的影响。
[0014]可以利用检测到的次声波可以监视和检测大气变化，亦可以用它来预测地震、火山爆发和泥石流等；本发明所采用的结构亦可用于管道中介质压强的测量。
[0015]本发明的有益效果是:
[0016]1、利用涡流式次声波传感器检测大气中的次声波，采用信号线圈和补偿线圈的共振频率之差作为次声波声压的直接量度，可以有效地克服电容式次声波传感器的测量频带窄的问题；
[0017]2、使传感器处于稳定的工作状态；极大的降低了寄生电容和环境温度引起的测量误差和非线性对测量结果的影响；
[0018]本传涡流式次声波传感器具有自屏蔽式的结构，测量精度高、灵敏度高等优点。可以利用检测到的次声波可以监视和检测大气变化，亦可以用它来预测地震、火山爆发和泥石流等；本发明所采用的结构亦可用于管道中介质压强的测量。
【附图说明】
[0019]图1整体结构剖视简图。
[0020]图2扁平线圈。
[0021]图中:平膜片1，扁平线圈2，线圈接头3，固定空心螺栓4，外接导线5，密封盖静6，压力平衡孔7，外壳8，信号线圈I 9，补偿线圈II 10，线圈接头III 11，线圈接头IV 12。
【具体实施方式】
[0022]结合附图对本发明做进一步详细的描述。
[0023]实施例1
[0024]如附图1和2所示，具有温度补偿功能的涡流式次声波传感器，包括平膜片1、扁平线圈2、线圈接头3、固定空心螺栓4、外接导线5、密封盖6、静压力平衡孔7以及外壳8 ；其特征在于:所述的外壳8为空心圆柱体；所述的平膜片I焊接在外壳8的右侧端面；所述的扁平线圈2安装在外壳8内部与平膜片I的距离为3毫米；所述的固定空心螺栓4安装在外壳8内部的扁平线圈2左侧，且与扁平线圈2紧密压合；外壳8左侧端面采用密封盖6密封；所述的密封盖6上开有静压力平衡孔7 ;所述的扁平线圈2包括信号线圈I 9和参考线圈II 10，补偿线圈II 10套在信号线圈I 9外部；所述的线圈接头3包括线圈接头III 11和线圈接头IV 12 ;信号线圈I 9与线圈接头IV 12连接，补偿线圈II 10与线圈接头III 11连接，线圈接头III 11和线圈接头IV 12分别与外接导线5连接，外接导线5纵向穿过固定空心螺栓4内部和密封盖6引出外接电路。
[0025]进一步的，所述的扁平线圈2与平膜片I之间的距离用来确保扁平线圈2产生的电磁场能渗透到平膜片I中，从而产生出电涡流。
[0026]进一步的，所述的外接导线5分为两根。
[0027]进一步的，所述的外接导线5的外接电路便于从外部通入交流电。
[0028]进一步的，所述的静压力平衡孔7用来平衡静压力一通高频阻低频。
[0029]进一步的，所述的静压力平衡孔7的直径为2毫米。
[0030]本发明的涡流式次声波传感器是利用涡流原理检测大气中次声波的传感装置，当在电感线圈中通入交变电流时，将产生交变磁场，同时将在平膜片上产生涡电流。涡电流将产生反向磁场，反作用于扁平线圈；当平膜片在空气中次声波声压的作用下发生弯曲变形时，线圈与平膜片的互感和阻抗也都将发生变化。一般而言，扁平线圈的阻抗变化与金属平膜片的电导率、磁导率、几何形状以及扁平线圈的几何参数、激励电流的频率以及线圈与膜片之间的距离有关。在传感器工作时，线圈与膜片之间的距离作为次声波声压的量度，而其它参数保持不变，那么线圈的阻抗只有次声波声压对膜片的压力有关。线圈与后续测量电路组成系统的共振频率直接与线圈的阻抗相关，从而与次声波声压相关。因此，通过检测线圈振动频率的大小即可得到空气中次声波声压的大小，从而可以达到对空气中的次声波进行检测的目的。
[0031]为了消除环境温度和非线性对测量结果的影响，引入补偿线圈。为了避免信号线圈以及补偿线圈的耦合效应，在信号线圈及补偿线圈中同时输入反向脉冲交流电流，通过微处理器系统可以测得二者的共振频率。本传感器把信号线圈和补偿线圈共振频率之差作为次声波声压的直接量度。
[0032]实施例2
[0033]如附图1和2所示，具有温度补偿功能的涡流式次声波传感器，包括平膜片1、扁平线圈2、线圈接头3、固定空心螺栓4、外接导线5、