一种阵列式超声传感模块制造技术

技术编号:10517905 阅读:147 留言:0更新日期:2014-10-08 16:36
本实用新型专利技术涉及一种阵列式超声传感模块,其特征在于:包括一独立供电电源以及依次连接的超声波传感器阵列、阵列信号放大电路和多通道数据采集卡;所述的超声波传感器阵列由16只摆放在不同位置的超声传感器组成,每四个传感器构成一组线型阵,以四组线型阵为四边,形成二维方形阵。本实用新型专利技术通过将超声传感器阵列布置,能有效提高超声波定位精度,而且结构简单,具备独立电源,采用模块化设计,具有较好的实用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种阵列式超声传感模块
本技术涉及传感器
,特别是一种阵列式超声传感模块。
技术介绍
现有的超声波传感器都是简单的采用单个传感器件进行超声信号采集,其采集精 度低;在电力系统中,局部放电是电力设备中需及时进行检测的一种故障现象,其会造出设 备的绝缘劣化,加速绝缘损坏的过程。及时避免和去除局部放电,从而使设备正常安全运行 成为电力设备维护人员最多考虑的事情,为了除去这种潜伏性故障现象,超声检测是一种 有效的检测手段,然而现有的超声检测模块无法满足需求。因此,提供一种具有高精度检测 的超声传感模块是非常有必要的。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种阵列式超声传感模块,具备高精度超声定位能力, 可利用与电力系统局部放电超声检测。 本技术采用以下方案实现:一种阵列式超声传感模块,其特征在于:包括一 独立供电电源以及依次连接的超声波传感器阵列、阵列信号放大电路和多通道数据采集 卡;所述的超声波传感器阵列由16只摆放在不同位置的超声传感器组成,每四个传感器构 成一组线型阵,以四组线型阵为四边,形成二维方形阵。 在本技术一实施例中,所述的二维方形阵的长边为30cm,短边为20cm。 在本技术一实施例中,所述的超声波传感器的型号为ATR40-10P。 在本技术一实施例中,所述的阵列信号放大电路是双级放大电路。 本技术通过将超声传感器阵列布置,能有效提高超声波定位精度,而且结构 简单,具备独立电源,采用模块化设计,具有较好的实用价值。 【附图说明】 图1是本技术电路原理框图。 图2是本技术阵列结构示意图。 图3是本技术阵列信号放大电路中的一组双级放大电路结构示意图。 【具体实施方式】 下面结合附图及实施例对本技术做进一步说明。 如图1和图2所示,一种阵列式超声传感模块,其特征在于:包括一独立供电电源 以及依次连接的超声波传感器阵列、阵列信号放大电路和多通道数据采集卡;所述的超声 波传感器阵列由16只摆放在不同位置的超声传感器组成,每四个传感器构成一组线型阵, 以四组线型阵为四边,形成二维方形阵。 本技术的阵列式超声传感模块可以用于电力系统中局部放电故障的检测,由 于局部放电所产生的声信号频率覆盖范围很宽,从可听声范围(约10kHz至100kHz)。在设 计中,需在这一范围内确定合适的频段,以选择传感器类型。高频段超声的传播衰减非常严 重,不适于对其进行远距离采集。低频段的传播特性良好,但会受到环境中可听声的干扰, 影响定位效果,因而综合考虑40kHz左右的超声信号适合于采集和声源定位。阵元距离和 信号频率有关,阵列尺寸决定空间分辨率。考虑到所选择的超声频率在40kHz,因此阵元距 离应尽量小于超声波长的1/2,结合对设备大小的要求,本技术确定阵列尺寸在20cm 至30cm之间。 如附图2所示,本实施例利用16只摆放在不同位置的超声传感器组成阵列,每四 个传感器构成一组线型阵,以四组线型阵为四边,形成二维方形阵,方形阵的长边为30cm, 短边为20cm,其中选用的超声传感器为上海尼塞拉公司ATR40-10P型号,通过该方形阵可 对二维空间中的声源进行定位。 如附图3所示,考虑到超声信号经长距离传输衰减很严重,本实施中设计了双级 放大电路,每级采用负反馈放大电路,放大100倍,两级之间利用电容隔离直流成分,级联 后的放大增益可达10000倍。这里采用了双运放芯片AD822,具有高精度、低功耗、轨到轨等 特性,保证在高增益条件下的高信噪比输出。利用单电源供电,电压范围3-36v,电路元器件 基本选用贴片元件,保证小型化和低功耗。16只超声传感器组成阵列,每四只及相应的放大 电路构成一个模块。四个模块分别安置于采集板四边。对供电电源也需要采取稳压措施, 减小干扰。 放大后的信号输入多通道数据采集卡进行模数转换,根据超声频率带宽及采样定 律,每个通道的信号采样频率需达到100kHz,通道数达到16个,选用了中泰研创公司出品 的USB7646型数据采集卡,支持16通道并行采集,每通道采样率达100kHz,采样精度16比 特,符合上述要求。 以上所述仅为本技术的较佳实施例,凡依本技术申请专利范围所做的均 等变化与修饰,皆应属本技术的涵盖范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阵列式超声传感模块,其特征在于:包括一独立供电电源以及依次连接的超声波传感器阵列、阵列信号放大电路和多通道数据采集卡;所述的超声波传感器阵列由16只摆放在不同位置的超声传感器组成,每四个传感器构成一组线型阵,以四组线型阵为四边,形成二维方形阵。

【技术特征摘要】
1. 一种阵列式超声传感模块,其特征在于:包括一独立供电电源以及依次连接的超声 波传感器阵列、阵列信号放大电路和多通道数据采集卡;所述的超声波传感器阵列由16只 摆放在不同位置的超声传感器组成,每四个传感器构成一组线型阵,以四组线型阵为四边, 形成二维方形阵。2. 根据权利要求1所述的阵列式...

【专利技术属性】
技术研发人员:韩冬张志平赵文彬刘规武刘斌
申请(专利权)人:上海艾飞能源科技有限公司北达正视北京科技有限公司国家电网公司国网福建省电力有限公司福建水口发电集团有限公司
类型:新型
国别省市:上海;31

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