專利名稱：一種用于檢測水波的空氣氣流強度的傳感裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種傳感設(shè)備，尤其是涉及一種用于檢測水波的空氣氣流強度的傳感裝置。
背景技術(shù)：
目前，各種防溺水的報警器層出不窮，但是真正具有高安全性的防溺水報警器卻是相當(dāng)少，大多數(shù)的防溺水報警器均存在漏報或者誤報的現(xiàn)象，從而大大降低了產(chǎn)品的實用性和可靠性。造成防溺水報警器漏報或誤報，除了防溺水報警器的嵌入式軟件處理層面的計算差異外，最主要是最前端的傳感器的差異。比如說，市場上的有些防溺水報警器的前端傳感器只是一個簡單的浮子開關(guān)式傳感器，其原理是依賴人不慎落入水中后，激起的較大波浪來推動浮子的向上運動，再通過置于浮子內(nèi)部的干簧管的通斷原理產(chǎn)生邏輯1電平信號，觸發(fā)防溺水報警器中的報警功能模塊，實現(xiàn)相應(yīng)的報警功能，該浮子開關(guān)式傳感器雖然結(jié)構(gòu)簡單，但是誤報率較高，給產(chǎn)品的安全性帶來了很大的隱患。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、抗干擾能力強，且漏報誤報率低的用于檢測水波的空氣氣流強度的傳感裝置。本實用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為一種用于檢測水波的空氣氣流強度的傳感裝置，其特征在于包括氣壓型探頭、信號放大處理模塊和A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊， 所述的氣壓型探頭檢測水波的空氣氣流強度，并轉(zhuǎn)換水波的空氣氣流強度為模擬小電壓信號，所述的氣壓型探頭傳輸模擬小電壓信號給所述的信號放大處理模塊，所述的信號放大處理模塊放大模擬小電壓信號，并傳輸放大后的模擬大電壓信號給所述的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，所述的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換模擬大電壓信號為數(shù)字電壓信號。還包括殼體和設(shè)置于所述的殼體下方的中空管，所述的中空管的頂端為密封端， 所述的密封端與所述的殼體連接，所述的中空管的底端為開口端，所述的開口端使用時伸入水中，所述的信號放大處理模塊和所述的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊設(shè)置于所述的殼體內(nèi)，所述的氣壓型探頭設(shè)置于所述的中空管內(nèi)。所述的氣壓型探頭設(shè)置于所述的中空管的密封端內(nèi)側(cè)的中間位置上。所述的信號放大處理模塊主要由多級差分放大器組成，第一級所述的差分放大器的輸入端與所述的氣壓型探頭的輸出端相連接，接收所述的氣壓型探頭的輸出端輸出的模擬小電壓信號，最后一級所述的差分放大器的輸出端與所述的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸入端相連接，輸出放大后的模擬大電壓信號給所述的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊。所述的信號放大處理模塊主要由三級差分放大器組成。所述的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊采用8 16位的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器。所述的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊采用10位的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點在于利用氣壓型探頭檢測水波的空氣氣流強度，當(dāng)周圍空氣壓力和氣流發(fā)生微小變化時，氣壓型探頭的氣流腔體內(nèi)的氣流也會相應(yīng)的發(fā)生變化，從而引起氣壓型探頭的陶瓷感應(yīng)片不同幅度的振動，產(chǎn)生模擬小電壓信號，然后利用信號放大處理模塊對模擬小電壓信號進行放大處理，再利用A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將模擬大電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字電壓信號，由于探頭能夠感應(yīng)到周圍極小的空氣流動和空氣壓力變化，靈敏度非常高，因此檢測精度比較高；另一方面，由于信號放大處理模塊可以不失真的進行放大處理，因此對周圍情況的漏報誤報可能性極??；此外，本傳感裝置功耗低、抗干擾能力強，且輸出信號為數(shù)字信號，便于后級的各種MCU進行處理和計算，因而其使用范圍非常廣，可以適用于各種環(huán)境下的防溺水報警器中。

圖1為本實用新型的傳感裝置的氣壓型探頭、信號放大處理模塊和A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊之間的連接示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖實施例對本實用新型作進一步詳細(xì)描述。本實用新型提出的一種用于檢測水波的空氣氣流強度的傳感裝置，如圖所示，其包括殼體(圖中未示出)、設(shè)置于殼體下方的中空管(圖中未示出)、氣壓型探頭1、信號放大處理模塊2和A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊3，中空管的頂端為密封端，密封端與殼體連接，中空管的底端為開口端，開口端使用時伸入水中，信號放大處理模塊2和A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊3設(shè)置于殼體內(nèi)，氣壓型探頭1設(shè)置于中空管內(nèi)，氣壓型探頭1檢測水波的空氣氣流強度，并轉(zhuǎn)換水波的空氣氣流強度為模擬小電壓信號，氣壓型探頭1傳輸模擬小電壓信號給信號放大處理模塊2，信號放大處理模塊2放大模擬小電壓信號，并傳輸放大后的模擬大電壓信號給A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊3，A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊3轉(zhuǎn)換模擬大電壓信號為數(shù)字電壓信號。在此具體實施例中，氣壓型探頭1設(shè)置于中空管的密封端內(nèi)側(cè)的中間位置上，這樣其能夠更精確地檢測到水波的空氣氣流強度。在此，氣壓型探頭1采用FUJI (富士)公司生產(chǎn)的ras-iii型號的探頭，該探頭內(nèi)部的接觸氣流的氣流腔體由收縮率小、抗腐蝕性強的工程塑料制成，氣流腔體的內(nèi)壁光滑，這樣可以使進入氣流腔體內(nèi)的氣流盡量少的受到影響，達(dá)到了氣流腔體內(nèi)外氣流盡量一致的良好效果，氣流腔體內(nèi)設(shè)置有鍍金的陶瓷感應(yīng)片，該探頭的主要原理是根據(jù)探頭內(nèi)部空間的氣壓變化，引起探頭中的陶瓷感應(yīng)片的振動， 從而產(chǎn)生不同的模擬電壓信號；這種型號的探頭完全防水防腐蝕，可以長時間適用于高濕度高腐蝕的惡劣環(huán)境。除采用給出的型號為ras-111探頭外，也可采用具有相同功能的其他探頭。在此具體實施例中，信號放大處理模塊2主要由多級差分放大器組成，第一級差分放大器的輸入端與氣壓型探頭的輸出端相連接，接收氣壓型探頭的輸出端輸出的模擬小電壓信號，最后一級差分放大器的輸出端與A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸入端相連接，輸出放大后的模擬大電壓信號給A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，在此，多級差分放大器之間的連接方式直接采用現(xiàn)有的連接方式。實際設(shè)計過程中，設(shè)計三級差分放大器即可，三級差分放大器的最大放大倍數(shù)可超過2000倍，三級差分放大器的放大倍數(shù)可根據(jù)實際需求進行調(diào)節(jié)。在此，信號放大處理模塊也可直接采用現(xiàn)有的具有較高放大倍數(shù)的信號放大電路。[0017]在此具體實施例中，A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊3可采用8 16位的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器，如果位數(shù)太小，則可能達(dá)不到設(shè)計精度，如果位數(shù)太大，則會降低計算速度，因此在實際設(shè)計過程中A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊3可采用10位的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器，利用其進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，不僅采樣快、精度高，而且功耗低。本實用新型的傳感裝置可應(yīng)用于各種報警設(shè)備如防溺水報警器上的用于識別波浪的傳感器，當(dāng)人或者寵物掉入水中時，會激起水波，而水波會向四周傳遞過去，當(dāng)水波到達(dá)該傳感裝置的中空管的正下方時，波浪會壓縮中空管內(nèi)部密封空間的空氣，從而使內(nèi)部的氣壓短期內(nèi)發(fā)生變化，而此時置于中空管頂端中間位置上的氣壓型探頭的氣流腔體內(nèi)也會同時發(fā)生氣壓變化和擠壓，從而使氣壓型探頭的陶瓷感應(yīng)片發(fā)生振動，引起氣壓型探頭前端的小信號的變化，當(dāng)小信號被信號放大處理模塊放大處理后，信號的變化已非常明顯， 再通過A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊進行數(shù)字化處理后，將中空管內(nèi)的變化信息準(zhǔn)確的傳輸給報警設(shè)備的MCU進行處理，從而形成報警。本傳感裝置可以根據(jù)信號的波形識別出波浪是由突然的人或者寵物掉入引起的還是由風(fēng)等引起。
權(quán)利要求1.一種用于檢測水波的空氣氣流強度的傳感裝置，其特征在于包括氣壓型探頭、信號放大處理模塊和A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，所述的氣壓型探頭檢測水波的空氣氣流強度，并轉(zhuǎn)換水波的空氣氣流強度為模擬小電壓信號，所述的氣壓型探頭傳輸模擬小電壓信號給所述的信號放大處理模塊，所述的信號放大處理模塊放大模擬小電壓信號，并傳輸放大后的模擬大電壓信號給所述的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，所述的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換模擬大電壓信號為數(shù)字電壓信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于檢測水波的空氣氣流強度的傳感裝置，其特征在于還包括殼體和設(shè)置于所述的殼體下方的中空管，所述的中空管的頂端為密封端，所述的密封端與所述的殼體連接，所述的中空管的底端為開口端，所述的開口端使用時伸入水中，所述的信號放大處理模塊和所述的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊設(shè)置于所述的殼體內(nèi)，所述的氣壓型探頭設(shè)置于所述的中空管內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于檢測水波的空氣氣流強度的傳感裝置，其特征在于所述的氣壓型探頭設(shè)置于所述的中空管的密封端內(nèi)側(cè)的中間位置上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的一種用于檢測水波的空氣氣流強度的傳感裝置，其特征在于所述的信號放大處理模塊主要由多級差分放大器組成，第一級所述的差分放大器的輸入端與所述的氣壓型探頭的輸出端相連接，接收所述的氣壓型探頭的輸出端輸出的模擬小電壓信號，最后一級所述的差分放大器的輸出端與所述的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸入端相連接，輸出放大后的模擬大電壓信號給所述的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于檢測水波的空氣氣流強度的傳感裝置，其特征在于所述的信號放大處理模塊主要由三級差分放大器組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于檢測水波的空氣氣流強度的傳感裝置，其特征在于所述的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊采用8 16位的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種用于檢測水波的空氣氣流強度的傳感裝置，其特征在于所述的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊采用10位的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
專利摘要本實用新型公開了一種用于檢測水波的空氣氣流強度的傳感裝置，利用氣壓型探頭檢測水波的空氣氣流強度，當(dāng)周圍空氣壓力和氣流發(fā)生微小變化時，探頭的氣流腔體內(nèi)的氣流也會相應(yīng)的發(fā)生變化，從而引起探頭的陶瓷感應(yīng)片不同幅度的振動，產(chǎn)生模擬小電壓信號，然后利用信號放大處理模塊對模擬小電壓信號進行放大處理，再利用A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字電壓信號，由于探頭能夠感應(yīng)到周圍極小的空氣流動和空氣壓力變化，靈敏度高，因此檢測精度比較高；另一方面，由于信號放大處理模塊可以不失真的進行放大處理，因此對周圍情況的漏報誤報可能性極??；此外，本裝置功耗低、抗干擾能力強，且輸出信號為數(shù)字信號，便于后級的各種MCU進行處理。
文檔編號G01L9/08GK201945694SQ20102060411
公開日2011年8月24日 申請日期2010年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月12日
發(fā)明者王忠琦 申請人:寧波高新區(qū)英諾科技有限公司