一种具备环境感知的数字式次声传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种具备环境感知的数字式次声传感器，包括北斗/GPS天线、卫星导航授时模块、大气压检测模块、电容传感器、次声信号转电压C/V模块、模拟信号调理采集模块、温度检测模块和信号处理模块；卫星导航授时模块用于通过北斗/GPS天线获取时间信息；所述大气压检测模块用于检测周围环境的气压；电容传感器，用于采集次声信号，发送至次声信号转电压C/V模块；次声信号转电压C/V模块，用于将所测量的电容传感器的电容转换成线性的电压，输出至模拟信号采集模块；模拟信号调理采集模块，用于接收模拟电压信号并转化为数字电压信号，输出至信号处理模块；温度检测模块，用于检测周围环境的温度；信号处理模块，用于对接收的各类数据进行处理和存储。据进行处理和存储。据进行处理和存储。

【技术实现步骤摘要】
一种具备环境感知的数字式次声传感器


[0001]本专利技术涉及次声传感器及次声源探测领域，尤其涉及一种具备环境感知的数字式次声传感器。

技术介绍

[0002]次声传感器及次声阵列监测网络被广泛应用于自然灾害监测如火山爆发、飓风、雪崩、流星雨、海啸等事件。瑞士联邦理工学院的声学与电磁学实验室通过建立次声传感器阵列网络来监测雪崩、火流星等自然事件。加拿大西安大略大学建立了次声传感器阵列网络，成功监测到火流星轨迹。美国夏威夷大学的次声实验室(ISLA)，分别在夏威夷、迪戈加西亚岛、西太平洋帕劳群岛建立广域次声阵列监测网，用于火山，火流星，台风的监测。2003年，美国的科罗拉多国家海洋大气与环境科学实验室与科罗拉多大学环境实验室联合建立了广域次声传感器网络(ISNET)，主要用于监测飓风，在飓风到达前一个半小时接收到明显的次声波，各个监测点接收信号的相关性明显增强，建立了次声波频率与飓风直径关系，实现对飓风预警。美国加利福尼亚大学的斯克里普斯研究所(IGPP)建立次声传感器阵列网络来研究圣海伦斯火山产生的次声波信号，数据表明火山爆发之前接到了明显的次声信号，可以用于对火山的监测。国内中科院声学研究所、成都山地所、重庆绿色智能研究院，以及成都理工大学等单位采用次声传感器对泥石流、滑坡等自然灾害进行了监测预警。地震局地壳应力研究所在川滇地区布设了次声监测网络，用于对地震自然灾害进行监测。
[0003]次声传感器还可以用于对爆炸源进行监测，国际禁核试组织CTBTO在全球建立了次声监测网络，对次声事件进行监测。在次声事件监测中，最为重要的是次声传感器敏感器件。目前电容式次声传感器受环境影响较大，包括温度和气压，影响传感器的稳定性，并且通常输出为模拟信号，不能独立进行数据采集。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服上述技术缺陷，提出了一种可测量温度和气压、输出为数字化的电容式次声传感器，提高次声事件的监测能力。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提出了一种具备环境感知的数字式次声传感器,，所述数字式次声传感器包括北斗/GPS天线、卫星导航授时模块、大气压检测模块、电容传感器、次声信号转电压C/V模块、模拟信号调理采集模块、温度检测模块和信号处理模块；
[0006]所述卫星导航授时模块，用于通过北斗/GPS天线获取时间信息，并发送至信号处理模块；
[0007]所述大气压检测模块，用于检测周围环境的气压，并发送给信号处理模块；
[0008]所述电容传感器，用于采集次声信号，发送至次声信号转电压C/V模块；
[0009]所述次声信号转电压C/V模块，用于将所测量的电容传感器的电容转换成线性的电压，输出至模拟信号采集模块；
[0010]所述模拟信号调理采集模块，用于接收模拟电压信号并转化为数字电压信号，输
出至信号处理模块；
[0011]所述温度检测模块，用于检测周围环境的温度，并发送给信号处理模块；
[0012]所述信号处理模块，用于对接收的各类数据进行处理和存储。
[0013]作为上述装置的一种改进，所述数字式次声传感器还包括电源，用于为整个次声传感器供电。
[0014]作为上述装置的一种改进，所述数字式次声传感器还包括：采用RS232/422串口的串口通信模块。
[0015]作为上述装置的一种改进，所述数字式次声传感器还包括通信天线和TCP/IP网络通信模块，用于将多功能次声传感器接入以太网；所述TCP/IP网络通信模块包括10M/100M的以太网接口，能够同时传送TCP/UDP包给多个数据接收设备。
[0016]作为上述装置的一种改进，所述卫星导航授时模块采用导航定位授时接收机，该接收机具备位置测量与单卫星授时功能。
[0017]作为上述装置的一种改进，所述次声信号转电压C/V模块为一块芯片；该芯片外接的多个电阻能够调整输出电压的零点和放大系数；其中芯片对地的输出电压为：
[0018]Vout＝GN*V2.25*(T2-T1)/Cf+Vref
[0019]其中：Vout为输出电压；GN为增益系数；为2或者4V/V；V2.25为参考电压，为2.25VDC；T2＝CS2IN+CS2，T1＝CS1IN+CS1；CS1IN和CS2IN为外部输入电容，CS1和CS2为芯片内置的可编程平衡电容器；Cf为电荷积分电路的积分电容；Vref设置成0.5VDC或2.25VDC，在单变量输入时为0.5VDC，在差分变量输入时为2.25VDC。
[0020]作为上述装置的一种改进，所述温度检测模块包括以菊花链方式连接的32台数字温度传感器，每个传感器具有唯一的5位地址，存储于电可擦除可编程只读存储器中，能够以0.02℃的分辨率读取温度。
[0021]作为上述装置的一种改进，所述数字温度传感器的额定工作温度范围为-55℃至+125℃。
[0022]作为上述装置的一种改进，所述信号处理模块包括主控芯片、DSP+FPGA处理器和DDR；所述主控芯片的电源端连接电源；所述主控芯片的输入端分别连接卫星导航授时模块、温度检测模块、大气压检测模块和模拟信号调理采集模块；
[0023]所述主控芯片，用于采集授时信息、次声数字信号、大气压数据和温度数据，并发送至DSP+FPGA处理器；
[0024]所述DSP+FPGA处理器，用于对接收的数据进行处理；
[0025]所述DDR，用于存储DSP+FPGA处理器处理后的数据。
[0026]作为上述装置的一种改进，所述主控芯片的输出端分别连接TCP/IP网络通信模块和串口通信模块。
[0027]本专利技术的优势在于：
[0028]1、本专利技术的次声传感器可测量温度和气压，检测大气中的次声波信号，并对信号直接进行采集、处理和存储，提高次声事件的监测能力；
[0029]2、本专利技术采用多个单独接口模块的设计，大大提高数据通信时的抗干扰能力，进而提高次声传感器的整体的稳定性和可靠性。
附图说明
[0030]图1为本专利技术的具备环境感知的数字式次声传感器的组成框图；
[0031]图2为本专利技术的RM8T卫星导航授时模块的电路图；
[0032]图3为本专利技术的模拟信号调理采集模块的电路图；
[0033]图4为本专利技术的温度检测模块的电路图；
[0034]图5为本专利技术的大气压检测模块的电路图；
[0035]图6为本专利技术的TCP/IP网络通信模块的电路图。
具体实施方式
[0036]下面结合如图对本专利技术的技术方案进行详细说明。
[0037]如图1所述，本专利技术的一种具备环境感知的数字式次声传感器，包括北斗/GPS天线、卫星导航授时模块、大气压检测模块、串口通信模块、电容传感器、次声信号转电压C/V模块、模拟信号调理采集模块、通信天线、TCP/IP网络通信模块、温度检测模块、信号处理模块和电源模块；
[0038]如图2所示，卫星导航授时模块采用RM8T型号的精密导航定位授时接收本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具备环境感知的数字式次声传感器，其特征在于，所述数字式次声传感器包括北斗/GPS天线、卫星导航授时模块、大气压检测模块、电容传感器、次声信号转电压C/V模块、模拟信号调理采集模块、温度检测模块和信号处理模块；所述卫星导航授时模块，用于通过北斗/GPS天线获取时间信息，并发送至信号处理模块；所述大气压检测模块，用于检测周围环境的气压，并发送给信号处理模块；所述电容传感器，用于采集次声信号，发送至次声信号转电压C/V模块；所述次声信号转电压C/V模块，用于将所测量的电容传感器的电容转换成线性的电压，输出至模拟信号采集模块；所述模拟信号调理采集模块，用于接收模拟电压信号并转化为数字电压信号，输出至信号处理模块；所述温度检测模块，用于检测周围环境的温度，并发送给信号处理模块；所述信号处理模块，用于对接收的各类数据进行处理和存储。2.根据权利要求1所述的具备环境感知的数字式次声传感器，其特征在于，所述数字式次声传感器还包括电源，用于为整个次声传感器供电。3.根据权利要求2所述的多功能次声传感器，其特征在于，所述数字式次声传感器还包括：采用RS232/422串口的串口通信模块。4.根据权利要求3所述的具备环境感知的数字式次声传感器，其特征在于，所述数字式次声传感器还包括通信天线和TCP/IP网络通信模块，用于将多功能次声传感器接入以太网；所述TCP/IP网络通信模块包括10M/100M的以太网接口，能够同时传送TCP/UDP包给多个数据接收设备。5.根据权利要求1所述的具备环境感知的数字式次声传感器，其特征在于，所述卫星导航授时模块采用导航定位授时接收机，该接收机具备位置测量与单卫星授时功能。6.根据权利要求1所述的具备环境感知的数字式次声传感器，其特征在于，所述次声信号转电压C/V模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：滕鹏晓，吕君，姬培锋，杨军，
申请(专利权)人：中国科学院声学研究所，
类型：发明
国别省市：