专利名称：一种利用压力传感器提取声波信号的装置及方法
技术领域：
本发明涉及声波信号感测技术领域，尤其涉及一种利用压力传感器提取声波信号 的装置。
背景技术：
声波是物质波，是在弹性介质(气体、液体和固体)中传播的压力、应力、质点运动 等物理量的一种或者多种变化。声音在传播过程中会引起声压是由于声波的存在而引起的 压力的变化，单位为Pa。声波在空气中传播时形成压缩和稀疏交替变化，所以压力变化也是 正负交替的。为此，本发明提出一种利用压力传感器(有时也称为压力变送器)提取声波信号 的装置及方法，该装置将压力传感器输出的压力信号经声波信号提取处理之后，可以获得 声波信号，该装置尤其适合于管道泄漏音波的感测。

发明内容
本发明提出的一种利用压力传感器提取声波信号的装置，其特征在于包括压力 传感器，其与声波发生源接触，用于感测声波在空气中传播时形成压缩和稀疏交替变化的 声压，获取精度较高的压力信号；声波信号提取处理模块，从压力传感器输出的压力信号中 提取声波引起的微小压力波动，其包括滤波器和放大器两个部分，滤波器用于去除反映压 力值的直流信号以及目标声波信号频带范围之外的低频声波信号和高频声波信号，滤波之 后的信号将输入到放大器以提高声波信号信噪比。以及一种利用压力传感器提取声波信号的方法，其特征在于通过压力传感器与 声波发生源接触，感测声波在空气中传播时形成压缩和稀疏交替变化的声压，获取精度较 高的压力信号；利用声波信号提取处理模块从压力传感器输出的压力信号中提取声波引起 的微小压力波动，该声波信号提取处理模块包括滤波器和放大器两个部分，滤波器用于去 除反映压力值的直流信号以及目标声波信号频带范围之外的低频声波信号和高频声波信 号，滤波之后的信号将输入到放大器以提高声波信号信噪比。


下面结合附图和实施方式对本发明作进一步详细说明。图1利用压力传感器提取声波信号的系统工作框图；图2滤波前，压力传感器输出的信号；图3滤波后，获得的声波信号，基本湮没在噪声中；图4放大增强之后的泄漏音波，信噪比有明显提高。
具体实施例方式如图1所示，本发明提出利用压力传感器(有时也称为压力变送器)提取声波信
3号的装置包括了压力传感器，其与声波发生源接触，用于感测声波在空气中传播时形成压 缩和稀疏交替变化的声压，获取精度较高的压力信号。通常，压力信号中携带了声波信号， 但是由于压力信号是一个较大的压力值，而声波引起的压力波动是一个很小的压力值。例 如，在空气中一个标准大气压(指在标准大气条件下海平面的气压)其值为101325帕斯 卡，约为IO5帕斯卡，而人耳能听到的最低声音引起的空气压力变化约为2 * 10_5帕斯卡。因此，为了获取高质量的声波信号，需要引入声波信号提取处理模块，从压力传感 器输出的压力信号中提取声波引起的微小压力波动。声波信号提取处理模块包括滤波器和放大器两个部分。通常压力信号是一个变化较慢，数值较大的正值。而声波信号是由于质点振动引 起，其压力变化值比较微小，而且可正可负。滤波的主要作用是去除反映压力值的直流信号 以及目标声波信号频带范围之外的低频声波信号和高频声波信号。图2和3分别表示了压力传感器信号经过滤波前后的信号波形。滤波之后的声波信号强度较弱，容易淹没在系统背景噪声中。为了进一步提高声 波信号信噪比，滤波之后的信号将输入到放大器。放大器输出后，得到信噪比明显提升的音 波信号。图4表示了经过放大之后的音波信号，可见音波信号已经有效地得到增强。本发明提出的装置及方法利用工业现场得到广泛使用的压力传感器，经过滤波和 放大之后，获得信噪比较高的声音信号，具有较高的经济性和安全性。由于信号滤波器和放 大器都是现有的成熟技术，这里就不再详细描述了。本发明至少取得以下几方面的优点1)本发明设计的声波信号提取模块通过滤波器和放大器处理，能够从标准压力传 感器提取反应声音变化的微小压力变化，最终获得信噪比较高的声音信号；2)对于锅炉和压力容器等危险场地，工业现场广泛使用的标准压力传感器符合相 关的防爆安全标准、防护安全标准及其他相关标准，有利于保障系统的安全性和稳定性；3)可以利用工业现场广泛使用的标准压力传感器采集音波信号，采用标准安装接 口，方便安装和施工，并且能够大大降低声波传感器的费用。以上，详细说明了本发明的具体实施方式
，根据本发明的内容本领域技术人员能 够合理推演的方式，均应该在本发明的保护范围之内。
权利要求
一种利用压力传感器提取声波信号的装置，其特征在于包括压力传感器，其与声波发生源接触，用于感测声波在空气中传播时形成压缩和稀疏交替变化的声压，获取精度较高的压力信号；声波信号提取处理模块，从压力传感器输出的压力信号中提取声波引起的微小压力波动，其包括滤波器和放大器两个部分，滤波器用于去除反映压力值的直流信号以及目标声波信号频带范围之外的低频声波信号和高频声波信号，滤波之后的信号将输入到放大器以提高声波信号信噪比。
2.一种利用压力传感器提取声波信号的方法，其特征在于通过压力传感器与声波发 生源接触，感测声波在空气中传播时形成压缩和稀疏交替变化的声压，获取精度较高的压 力信号；利用声波信号提取处理模块从压力传感器输出的压力信号中提取声波引起的微小 压力波动，该声波信号提取处理模块包括滤波器和放大器两个部分，滤波器用于去除反映 压力值的直流信号以及目标声波信号频带范围之外的低频声波信号和高频声波信号，滤波 之后的信号将输入到放大器以提高声波信号信噪比。
全文摘要
一种利用压力传感器提取声波信号的装置，其特征在于包括压力传感器，其与声波发生源接触，用于感测声波在空气中传播时形成压缩和稀疏交替变化的声压，获取精度较高的压力信号；声波信号提取处理模块，从压力传感器输出的压力信号中提取声波引起的微小压力波动，其包括滤波器和放大器两个部分，滤波器用于去除反映压力值的直流信号以及目标声波信号频带范围之外的低频声波信号和高频声波信号，滤波之后的信号将输入到放大器以提高声波信号信噪比。
文档编号G01H15/00GK101915608SQ20101025092
公开日2010年12月15日 申请日期2010年8月12日 优先权日2010年8月12日
发明者万洪杰, 傅强, 李良杰, 褚露, 许胜利, 邵花, 陈君 申请人:北京寰宇声望智能科技有限公司