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一種伸縮式電子聽音裝置的制作方法

文檔序號(hào):12561148閱讀:355來源:國(guó)知局
一種伸縮式電子聽音裝置的制作方法
本實(shí)用新型涉及一種用于判斷轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械運(yùn)行狀況、管道漏水、漏氣、煤礦井下透水聲的電子式聽音裝置,屬于機(jī)械設(shè)備故障診斷
技術(shù)領(lǐng)域
。
背景技術(shù)
:聽音檢測(cè)是檢查轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械運(yùn)行狀況、管道漏水、漏氣,煤礦井下透水聲的理想工具,傳統(tǒng)的聽音檢測(cè)是通過拾取檢測(cè)部位的振動(dòng)信號(hào)通過固體傳導(dǎo)原理振動(dòng)耳膜而聽到聲音,可以準(zhǔn)確地判斷缺陷的部位和性質(zhì),是石油、化工、發(fā)電、冶金、礦山、煤礦、機(jī)械等各行業(yè)理想的檢查工具?,F(xiàn)在廣泛使用的就是金屬聽音棒,實(shí)際上就是一根金屬棒,一端接觸被測(cè)設(shè)備、一端接觸顴骨,并通過固體傳導(dǎo)和骨傳導(dǎo)的方式聽到檢測(cè)部位的聲音信號(hào)。這種方式簡(jiǎn)單、實(shí)用,但由于不同的場(chǎng)合需要不同長(zhǎng)度的聽音棒,需要準(zhǔn)備多種規(guī)格長(zhǎng)度的聽音棒,對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)巡檢十分不便;另外,由于直接的固體傳導(dǎo)聲音信號(hào)很弱,特別是在吵雜的環(huán)境,對(duì)鑒別有用信號(hào)增加難度;第三,這種方式同時(shí)只能一個(gè)人去監(jiān)聽,對(duì)于復(fù)雜、疑難的信號(hào)無法做到多人同時(shí)監(jiān)聽和會(huì)診,不利于綜合判斷;第四,無法做到信號(hào)的存儲(chǔ)和與歷史信號(hào)比較,無法科學(xué)判斷設(shè)備的裂化趨勢(shì)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:同樣基于固體傳導(dǎo)原理,本實(shí)用新型提供了一種可以固體傳導(dǎo)拾音、伸縮式、電子信號(hào)放大、固體傳導(dǎo)聽音,與傳統(tǒng)金屬聽音棒完全一致的聽音過程,并且具有無線傳輸裝置,可以實(shí)現(xiàn)無線接收聽音,可以供多人同時(shí)監(jiān)聽也可以利用無線調(diào)頻接收USB卡將信號(hào)傳輸?shù)诫娔X,由電腦軟件進(jìn)行處理和存儲(chǔ),具體技術(shù)方案如下:一種伸縮式電子聽音裝置,包括:拾音單元;與所述拾音單元相連的伸縮桿;與所述伸縮桿相連的聽音單元;與所述拾音單元和所述聽音單元電氣相連的電纜;其中:所述伸縮桿將所述拾音單元和所述聽音單元進(jìn)行伸縮連接,通過拉伸、壓縮所述的伸縮桿可以改變伸縮式電子聽音裝置的長(zhǎng)度,并且所述伸縮桿內(nèi)通過所述電纜將安裝在所述拾音單元內(nèi)的壓電拾音傳感器和安裝在所述聽音單元內(nèi)部的信號(hào)處理電路相連,完成電氣信號(hào)的連接和傳輸,所述信號(hào)處理電路將壓電拾音傳感器的信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理后驅(qū)動(dòng)固體傳導(dǎo)耳機(jī)直接由聽音頭聽音。進(jìn)一步地,還包括:所述拾音單元前部的磁性錐頭、拾音體下部、壓電拾音傳感器、壓縮彈簧和拾音體上部;其中,所述的拾音體下部前端為所述的磁性錐頭,用于將聽音單元準(zhǔn)確的定位到檢測(cè)部位,所述的壓電拾音傳感器,放置在所述的拾音體下部后端凸臺(tái)的平面上,用于拾取檢測(cè)部位的振動(dòng)信號(hào)并轉(zhuǎn)換成電荷信號(hào),所述的壓縮彈簧,用于將所述的壓電拾音傳感器與所述的拾音體下部后端凸臺(tái)接觸面緊密壓住和緊密接觸,所述聽音體下部的后端凸臺(tái)與所述拾音體上部的凹下緊密扣接在一起,形成一個(gè)空間,所述壓電拾音傳感器和所述壓縮彈簧安裝在所述聽音體下部與所述拾音體上部緊密扣接在一起的形成的空間中,所述壓電拾音傳感器拾取的聲音信號(hào)通過所述的電纜傳輸出去。進(jìn)一步地,還包括:所述伸縮桿是空心的,至少兩節(jié),之間互相嵌套,長(zhǎng)度不限制,所述電纜安裝在所述伸縮桿內(nèi)。進(jìn)一步地,還包括:所述聽音單元的聽音體下部、聽音體上部、固體傳導(dǎo)耳機(jī)和聽音頭;其中,所述聽音體下部和所述聽音體下部都是空心的,可以扣接在一起,中間安裝有所述的信號(hào)處理電路,所述的信號(hào)處理電路輸入端來自于電纜輸送過來的聲音信號(hào),所述的信號(hào)處理電路的輸出信號(hào)可以驅(qū)動(dòng)所述固體傳導(dǎo)耳機(jī),所述固體傳導(dǎo)耳機(jī)與聽音體上部進(jìn)行緊配合嵌入在一起;所述聽音頭為球形結(jié)構(gòu)的,通過所述聽音頭接觸人體顴骨可以進(jìn)行聽音。由上述技術(shù)方案可見,本實(shí)用新型提供的伸縮式電子聽音裝置,通過壓電拾音傳感器、以固體傳導(dǎo)的方式將拾取的聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換成電荷信號(hào),進(jìn)一步的經(jīng)過電荷放大器、濾波電路和增益放大器對(duì)拾取的聲音信號(hào)進(jìn)行調(diào)理,經(jīng)過調(diào)理后的聲音信號(hào)一方面進(jìn)行功率放大,驅(qū)動(dòng)固體傳導(dǎo)耳機(jī),通過聽音頭接觸顴骨可以聽音,完成固體傳導(dǎo)拾音到固體傳導(dǎo)聽音的完整過程,與普通的金屬聽音棒聽音的物理過程完全一致,另一方面經(jīng)過調(diào)理后的聲音信號(hào)進(jìn)行無線調(diào)頻發(fā)射,可以用無線調(diào)頻接收USB卡接收,連接計(jì)算機(jī)并利用聲音處理軟件可以進(jìn)行錄制、存儲(chǔ)和對(duì)比分析,同時(shí)也可以用調(diào)頻無線接收裝置進(jìn)行聽音,如調(diào)頻收音機(jī)或調(diào)頻接收耳機(jī)。附圖說明為了更清楚地說明本實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖進(jìn)行介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型中記載的一些實(shí)施例,對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本實(shí)用新型的伸縮式電子聽音裝置結(jié)構(gòu)圖;圖2為圖1的拾音單元結(jié)構(gòu)圖;圖3為圖1的聽音單元結(jié)構(gòu)圖;圖4為本實(shí)用新型的信號(hào)處理電路示意圖;圖5為本實(shí)用新型的無線調(diào)頻接收USB卡電路原理圖。具體實(shí)施方式為了使本
技術(shù)領(lǐng)域
的人員更好地理解本實(shí)用新型中的技術(shù)方案,下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖,對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例,而不是全部的實(shí)施例?;诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例,都應(yīng)當(dāng)屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)施例的基本結(jié)構(gòu)做進(jìn)一步詳細(xì)的描述。參見圖1,是本實(shí)用新型的一種伸縮式電子聽音裝置,由拾音單元(1)、伸縮桿(2)、聽音單元(3)和電纜(4)組成,其中:伸縮桿(2)為不限長(zhǎng)度的、不小于兩節(jié)的空心桿,各節(jié)空心桿相互嵌套在一起,可以完成拉伸和壓縮,實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)度的變化;參見圖2,拾音單元(1)包括:磁性錐頭(14)、拾音體下部(13)、壓電拾音傳感器(16)、壓縮彈簧(15)、拾音體上部(12)及電氣連接的電纜(4)組成,其中;所述磁性錐頭(14)與所述拾音體下部(13)是一體的,是由磁性材料制作,錐頭部分進(jìn)行充磁處理,用于將拾音單元(1)準(zhǔn)確的定位到檢測(cè)部位;所述壓電拾音傳感器(16),放置在所述的拾音體下部(13)后端凸臺(tái)的平面上,用于拾取檢測(cè)部位的振動(dòng)信號(hào)并轉(zhuǎn)換成電荷信號(hào);所述壓縮彈簧(15),用于將所述的壓電拾音傳感器(16)與所述的拾音體下部(13)后端凸臺(tái)接觸面緊密壓住和緊密接觸;所述拾音體下部(13)的后端凸臺(tái)與所述拾音體上部(12)的凹槽緊密扣接在一起,形成一個(gè)空間;所述壓電拾音傳感器(16)和所述壓縮彈簧(15)安裝在所述拾音體下部(13)與所述拾音體上部(12)緊密扣接在一起的形成的空間中;所述壓電拾音傳感器(16)拾取聲音的電荷信號(hào)通過所述的電纜(4)傳輸出去。參見圖3,聽音單元(3)包括:聽音體下部(33)、信號(hào)處理電路(35)、聽音體上部(32)、固體傳導(dǎo)耳機(jī)(34)和聽音頭(31),其中:所述信號(hào)處理電路(35)的輸入通過所述電纜(4)接收拾取聲音的電荷信號(hào);所述信號(hào)處理電路(35)的輸出接有所述固體傳導(dǎo)耳機(jī)(34);所述固體傳導(dǎo)耳機(jī)(34)與所述聽音體上部(32)通過緊配合嵌入在一起;所述聽音體下部(33)與所述聽音體上部(32)緊配合扣接在一起,組成所述的聽音單元(3);所述聽音體上部(32)與所述的聽音頭(31)是一體的,所述聽音頭為球形的。參見圖4,所述信號(hào)處理電路(35)包括:前置放大電路(351)、音頻功率放大電路(352)、無線發(fā)射電路(353)和電源電路(354);所述前置放大器(351)將通過電纜(4)連接拾取聲音的電荷信號(hào),通過電荷放大器,對(duì)所述拾取聲音的電荷信號(hào)進(jìn)行電荷放大并轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào),然后對(duì)電壓輸出的聲音信號(hào)進(jìn)行高通濾波和低通濾波處理,最后通過增益放大電路對(duì)濾波電路處理后的輸出信號(hào)進(jìn)一步放大,保證后續(xù)電路的需要;一方面,所述音頻功率放大器(352)的輸入連接增益放大電路的輸出,并對(duì)所述增益放大后的信號(hào)進(jìn)行音頻功率放大,所述音頻功率放大器(352)的輸出接固體傳導(dǎo)耳機(jī)(34);另一方面,所述無線發(fā)射電路(353)的輸入也連接增益放大電路的輸出,并對(duì)所述增益放大后的信號(hào)進(jìn)行無線發(fā)射;參見圖5,優(yōu)選地,還包括:無線調(diào)頻接收USB卡電路(355)和通用無線接收裝置進(jìn)行接收。上述描述了基本結(jié)構(gòu)及組成,以下結(jié)合附圖再對(duì)本實(shí)施例中電氣連接和工作原理做進(jìn)一步詳細(xì)的描述。參見圖4為信號(hào)處理電路(35),包括:前置放大電路(351)、音頻功率放大電路(352)和無線發(fā)射電路(353)及電源(354)組成;前置放大電路(351)作用是將拾取的聲音信號(hào)進(jìn)行處理,包括:電荷放大器(U1A),由高阻抗、低電壓運(yùn)算放大器LMV822及外圍元件組成,完成將壓電拾音傳感器輸出微弱的電荷信號(hào)變成電壓信號(hào)再進(jìn)行適當(dāng)放大,這種放大器的輸出電壓只與反饋電容的大小、壓電體產(chǎn)生的電荷量有關(guān),而與壓電體的電容、電纜的電容等無關(guān),因此U1A的輸出電壓只是與壓電聲音傳感器產(chǎn)生的電荷有關(guān)系,與電纜(4)的長(zhǎng)度無關(guān),因此可以準(zhǔn)確的傳輸測(cè)量信號(hào)。電容C1和R1用以限制高頻響應(yīng)在一個(gè)合適的范圍,電容C2為反饋電容,決定輸出電壓的大小,電阻R2為穩(wěn)定工作點(diǎn)設(shè)置。增益放大器(U1B)為將轉(zhuǎn)換完電壓信號(hào)的測(cè)量值進(jìn)一步的放大,確保后續(xù)音頻功率放大和調(diào)頻發(fā)射器的需要。電容C3和電阻R3組成高通濾波器,主要是濾除50hZ的低頻干擾,電容C4和電阻R6、R7、R8及運(yùn)算放大器U1B組成反相放大器,調(diào)整R7的大小可以調(diào)整輸出電壓的大小。電阻R4和R5為兩個(gè)相等的電阻,組成半壓電路為U1A和U1B的同相輸入端提供偏置電壓,保證輸出信號(hào)的輸出范圍。音頻功率放大電路(352)是將前置放大器處理的信號(hào),進(jìn)一步的放大以驅(qū)動(dòng)固體傳導(dǎo)耳機(jī)(34)。集成電路HT6879(U4)是一款高保真超低EMI的、內(nèi)部集成32階數(shù)字音量控制且具有防消頂失真的免濾波D類音頻功率放大器。防削頂失真功能可檢測(cè)并抑制由于音樂、語(yǔ)言信號(hào)幅度過大或電池電壓下降所引起的輸出消頂失真,顯著提高音質(zhì)。針對(duì)不同需求,防削頂具有ACF-1和ACF-2兩種模式,分別對(duì)應(yīng)約3%和10%最大THD+N,同時(shí)具有ACF-OFF模式。HT6879可以采用差動(dòng)輸入和單端輸入,轉(zhuǎn)換為單端電壓的聲音信號(hào)經(jīng)C10耦合到HT6879的5腳(IN+),同時(shí)4腳(IN-)通過電容C11接地,C10和C11的容量相同,滿足單端輸入條件。HT6879可以通過外部管腳2(UP)、管腳3(DN)來實(shí)現(xiàn)32階數(shù)字音量真大控制功能,圖中S2為音量增大按鈕、S3為音量減小按鈕,電阻R10、R11為上拉電阻,保證S2和S3都未按下時(shí)UP和DN都是高電平。10腳(CTRL)為模式控制端,在CTRL端輸入不同的電壓值,能實(shí)現(xiàn)4種工作模式,即防消頂模式1(ACF-1)、防消頂模式2(ACF-2)、防消頂功能關(guān)閉模式(ACF-OFF)和芯片關(guān)斷模式(SD),具體見下表:模式設(shè)置閾值電壓符號(hào)最小值理想值最大值單位ACF-OFF模式VnoD12.00VDDVDDVACF-1模式VnoD21.551.70185VACF-2模式VnoD31.101.251.40VSD模式VnoD4VSS00.30V通過改變CTRL端的電壓值就可以改變控制模式,可以微處理器IO端口的高低電平及通過電阻分壓的形式控制4種模式的切換,本裝置采用ACF-1固定模式,只通過電阻R8和R9分壓,使CTRL端電壓為1.70V,電容器C12起穩(wěn)定電壓作用。經(jīng)過功率放大的音頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)固體傳導(dǎo)耳機(jī)(34),輸出的聲音信號(hào)通過聽音頭(31)接觸顴骨,就可以聽到拾取的聲音信號(hào)。無線發(fā)射電路(353)是將拾取的聲音信號(hào)采用調(diào)頻發(fā)射的方式發(fā)射出去,調(diào)頻發(fā)射工作原理是:經(jīng)過前置放大的音頻信號(hào),另一路進(jìn)入調(diào)頻發(fā)射芯片U3,進(jìn)行調(diào)頻發(fā)射,該聲音信號(hào)經(jīng)C5、C6耦合送到QN8027。集成電路QN8027(U3)是一款高性能、低能耗、全功能的立體聲調(diào)頻發(fā)射單芯片,它集成了完整的FM發(fā)射、空臺(tái)掃描,以及天線自動(dòng)調(diào)諧等功能。支持全球FM波段發(fā)射,76MHz~108MHz全波段,步長(zhǎng)50/100/200kHz。U3的3腳VCC取自3V的電池BT1,8腳VIO是系統(tǒng)I/O門限電壓,對(duì)于3V供電系統(tǒng)VIO直接與VCC其相連。1腳和2腳為外接石英晶體振蕩器,由Y2、C8和C9組成振蕩回路,為U3提供基準(zhǔn)振蕩源。6腳SCL和7腳SDA為I2C總線通信接口,通過微處理器(U2)可以對(duì)QN8027寄存器進(jìn)行讀寫,完成發(fā)射頻率、發(fā)射功率等參數(shù)的設(shè)置,10腳ALI和9腳ARI分別為左、右聲道輸入端,5腳RFO為外接天線輸出端,考慮到線路板布線時(shí)的寄生電感的影響電感線圈L1在100nH—150nH之間選取一個(gè)合適的值。微處理器U2為P89LPC901,它是一款只有8只引腳、最多可以有6個(gè)IO口的單片封裝的微控制器,適合于許多要求高集成度、低成本的場(chǎng)合,由于采用了高性能的處理器結(jié)構(gòu),指令執(zhí)行時(shí)間只需2到4個(gè)時(shí)鐘周期。本裝置只是利用U2的IO口模擬I2C通訊對(duì)U3進(jìn)行設(shè)置,所以只利用了P0.4和P0.5兩個(gè)IO口,其它IO口均未使用。由于I2C通訊協(xié)議中兩個(gè)信號(hào)SCL和SDA均要求是集電極開路輸出,所以P0.4(SCL)和P0.5(SDA)設(shè)置為集電極開路輸出,電阻R12和R13為上拉電阻,保證I2C正常通訊。供電電源電路(354)為本實(shí)施例提供直流電源,采用3.6V鋰電池供電。按下開關(guān)S1,回路接通裝置開始工作,松開開關(guān)S1,回路斷開裝置停止工作,電容器C14和C15為穩(wěn)定電壓設(shè)置。參見圖5為無線調(diào)頻接收USB卡電路原理圖,集成電路QN8025(U6)是一顆高性能、低能耗、全功能的立體聲調(diào)頻接收單芯片,主要適用于手機(jī)、MP3播放器及便攜式收音機(jī)等,支持全球FM波段接收,76MHz~108MHz全波段接收,步長(zhǎng)50/100/200kHz。U6的24腳VCC為電源引腳接3V電源,該電源來自MT402(U7)REGV引腳13,10腳VIO是系統(tǒng)I/O門限電壓,對(duì)于3V供電系統(tǒng)VIO直接與VCC其相連,11腳CEN為片選使能端,高電平使能,在本裝置中固定連接到VCC。17腳和18腳為外接石英晶體振蕩器,由Y3、C16和C17組成振蕩回路,為U6提供基準(zhǔn)振蕩源。22腳SCL和23腳SDA為I2C總線通信接口,與微處理器P89LPC901(U5)相連,通過編程可以對(duì)QN8025寄存器進(jìn)行讀寫,完成接收頻率等參數(shù)的設(shè)置,1腳ALO和2腳ARO分別為左、右聲道輸出端,7腳RFO為天線輸入端,通過天線(8)接收到發(fā)射裝置發(fā)出的調(diào)頻信號(hào),通過耦合電容C18輸入到QN8025芯片的7腳。音頻AD轉(zhuǎn)換芯片MT402(U7)是一種單聲道USB麥克風(fēng)方案,內(nèi)置sigma-deltaADC、麥克風(fēng)前置增益放大器、鎖相環(huán)、音量增益調(diào)節(jié)器和USB收發(fā)器。它是非常適合麥克風(fēng)、前置信號(hào)錄音的應(yīng)用。1腳、2腳為USB接口的DM和DP端,4腳MODE為麥克模式使能端,必須接3V高電平,6腳VBIAS為麥克風(fēng)偏置電平,本裝置中由于前級(jí)為QN8025的輸出信號(hào),不需要偏置電壓,本管腳未連接,13腳為內(nèi)置3V輸出的低壓差穩(wěn)壓器,可以供3V器件使用,C24和C25為濾波電容穩(wěn)定3V電壓設(shè)置,15腳、16腳為晶體振蕩器輸入和輸出端,由Y4、C22和C23組成晶體振蕩回路為U7提供基準(zhǔn)振蕩源。QN8025輸出端信號(hào)ALO或ARO,經(jīng)電容C19或C20耦合到MT402(U7)的信號(hào)輸入端8腳,C21為內(nèi)部參考電源的濾波電容,經(jīng)U7處理后由USB接口DM和DP與計(jì)算機(jī)USB口相連。圖中P1為USB接口,+5V電源為USB電源,為U7模擬電源AVDD和數(shù)字電源DVDD供電,同時(shí)經(jīng)13腳穩(wěn)壓器輸出3V電源,供U5和U6使用。以上所述是本實(shí)用新型實(shí)施例的具體實(shí)施方式,應(yīng)當(dāng)指出,對(duì)于本
技術(shù)領(lǐng)域
的普通技術(shù)人員來說,在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下,還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾,這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3 
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