次聲及CSH_1型電容式次聲接收器

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1、2007年第5期儀表技術(shù)·3·次聲及CSH-1型電容式次聲接收器汪建宇,佘少玲(番禺職業(yè)技術(shù)學(xué)院,廣東番禺511483)摘要:在介紹次聲有關(guān)概念的基礎(chǔ)上,分析了次聲接收器的構(gòu)成原理,著重概述了根據(jù)該原理設(shè)計(jì)制造的CSH-1型電容式次聲接收器。關(guān)鍵詞:次聲;次聲接收器;調(diào)幅;零點(diǎn)漂移中圖分類號(hào):TM930文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):1006-2394(2007)05-0003-02InfrasonicandCSH-1CapacitancesInfrasonicReceiverWANGJian2yu,SHEShao2ling(PanyuPolytechnic,Pan

2、yu511483,China)Abstract:Onthebasisoftheintroductionofinfrasonicconception,thispaperanalysesconstitutionprincipleofin2frasonicreceiver,andemphaticallysummarizesCSH21capacitancesinfrasonicreceiverdesignedandmadeinthelightofthisprinciple.Keywords:infrasonic;infrasonicreceiver;amplitud

3、emodulation;zerodrift體積小、輸出信號(hào)強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)的電容式傳聲器。如圖11前言所示,電容式傳聲器主要由前腔聲阻R1、前腔聲順C1、次聲是頻率低于可聽聲頻率范圍的聲波,它的頻帶膜片的支撐環(huán)、膜片聲順CS、極板、后腔聲順C2、均率范圍大致為1/10000Hz～20Hz,人耳是聽不見的。壓管聲阻R2、絕緣板、電纜插座及外殼等組成。等效次聲在大氣中傳播時(shí),由于其頻率很低,所以大氣對次電路圖如圖2所示。圖中P表示聲壓信號(hào)、Q表示在聲波的吸收系數(shù)很小(吸收系數(shù)與頻率的二次方成正聲壓作用下膜片的體積位移。在圖1中,前腔聲阻R1比),因此能傳播很遠(yuǎn)的距離。和

4、前腔聲順C1構(gòu)成低通濾波器,用來決定儀器的高頻截止頻率,且前腔聲阻R1只是在校準(zhǔn)時(shí)用來與活塞發(fā)2接收原理聲器進(jìn)行連接。當(dāng)后腔體積和膜片張力固定時(shí),低頻次聲波在大氣中傳播會(huì)引起空氣的擾動(dòng),引起空特性主要由均壓管聲阻R2決定。在不考慮前腔聲阻氣的壓力、密度及空氣質(zhì)點(diǎn)的微小位移。知道這些微R1與前腔聲順C1的情況下,由圖2等效電路圖中可小的變化,就可獲得次聲波的許多參量。次聲接收器以算出,用膜片體積位移Q表示的靈敏度SQ為:就是測量感應(yīng)這些變化,獲得次聲參量的儀器,最常用的是微氣壓計(jì)。微氣壓計(jì)是靠外界空氣壓力變化引起腔體內(nèi)外壓力不平衡而導(dǎo)致膜片變形,來測量次聲波的

5、。由于次聲波的聲壓太小,只有幾十到幾百Pa的數(shù)量級(jí),引起膜片變形太小,因此,不能利用機(jī)械的位移直接繪圖的方法得到次聲波形,而必須把這種機(jī)械的位移轉(zhuǎn)化為電信號(hào),來分析次聲的各個(gè)物理特性。把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能,根據(jù)其換能方式的不同,可以分為圖1電容傳聲器示意圖動(dòng)圈式、動(dòng)鐵式、電容式、變電感式、電阻式等。φjQωC2CSR2eCSH-1型電容式次聲接收器采用的是具有靈敏度高、SQ==222"-(1)P[1+ωR2(C2+CS)]收稿日期:2006-11作者簡介:汪建宇(1963—),男,碩士,副教授,主要從事儀器儀表,計(jì)算機(jī)應(yīng)用的研究開發(fā)和教學(xué)工作。·4·儀表技術(shù)2

6、007年第5期量。因此,必須配以恰當(dāng)?shù)碾娙萘孔兓臏y量電路來測量其電容量的慢變化。在電容式次聲接收器中,是采用調(diào)幅原理測量電容量的慢變化。其方法是把電容傳聲器作為電容電橋的一臂,當(dāng)輸入一等幅高頻電壓時(shí),輔出端即可得到受電容變化調(diào)制的調(diào)幅波,調(diào)幅波圖2等效電路圖經(jīng)電壓放大后送入解調(diào)器,就可得到低頻電信號(hào)。電式中φ是相角,且具有下述的關(guān)系式:容電橋調(diào)幅電路如圖4所示。φ=arctan1/ωR2(C2+CS)(2)在高頻時(shí),式(1)可簡化為:SQ=C2CS/(C2+CS)(3)此時(shí),相角φ=0,低頻截止周期TN為:TN=2πR2(C2+CS)=2πτ(4)式中τ=

7、R2(C2+CS)是儀器的時(shí)間常數(shù)。由式(3)可以看出,儀器的靈敏度取決于后腔聲圖4電容電橋調(diào)幅原理圖順C2與膜片聲順CS,而其后腔的空腔聲順C2在容積根據(jù)圖4,可以寫出各參量的關(guān)系式:一定時(shí)是不變的,所以膜片聲順CS是決定性的因素。U1(ΔC/C0)圓形膜片聲順與膜片的直徑、材料、面密度、厚度和張U0=·(6)22+(ΔC/C0)力有關(guān),在直徑、材料、面密度和厚度固定的條件下,為式中U1———高頻信號(hào)源電壓;U0———輸出端電壓;使同一批儀器有相同的靈敏度,只需要調(diào)整每一只膜C0———電容傳聲器的靜態(tài)電容量;ΔC———由聲壓信號(hào)片的張力,使其第一共振頻率f

8、01一致就可以了。與此作用引起C0的變化量。從式(6