专利名称：一种用于检测水波的空气气流强度的传感装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种传感设备，尤其是涉及一种用于检测水波的空气气流强度的传感装置。
背景技术：
目前，各种防溺水的报警器层出不穷，但是真正具有高安全性的防溺水报警器却是相当少，大多数的防溺水报警器均存在漏报或者误报的现象，从而大大降低了产品的实用性和可靠性。造成防溺水报警器漏报或误报，除了防溺水报警器的嵌入式软件处理层面的计算差异外，最主要是最前端的传感器的差异。比如说，市场上的有些防溺水报警器的前端传感器只是一个简单的浮子开关式传感器，其原理是依赖人不慎落入水中后，激起的较大波浪来推动浮子的向上运动，再通过置于浮子内部的干簧管的通断原理产生逻辑1电平信号，触发防溺水报警器中的报警功能模块，实现相应的报警功能，该浮子开关式传感器虽然结构简单，但是误报率较高，给产品的安全性带来了很大的隐患。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种结构简单、抗干扰能力强，且漏报误报率低的用于检测水波的空气气流强度的传感装置。本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为一种用于检测水波的空气气流强度的传感装置，其特征在于包括气压型探头、信号放大处理模块和A/D模数转换模块， 所述的气压型探头检测水波的空气气流强度，并转换水波的空气气流强度为模拟小电压信号，所述的气压型探头传输模拟小电压信号给所述的信号放大处理模块，所述的信号放大处理模块放大模拟小电压信号，并传输放大后的模拟大电压信号给所述的A/D模数转换模块，所述的A/D模数转换模块转换模拟大电压信号为数字电压信号。还包括壳体和设置于所述的壳体下方的中空管，所述的中空管的顶端为密封端， 所述的密封端与所述的壳体连接，所述的中空管的底端为开口端，所述的开口端使用时伸入水中，所述的信号放大处理模块和所述的A/D模数转换模块设置于所述的壳体内，所述的气压型探头设置于所述的中空管内。所述的气压型探头设置于所述的中空管的密封端内侧的中间位置上。所述的信号放大处理模块主要由多级差分放大器组成，第一级所述的差分放大器的输入端与所述的气压型探头的输出端相连接，接收所述的气压型探头的输出端输出的模拟小电压信号，最后一级所述的差分放大器的输出端与所述的A/D模数转换模块的输入端相连接，输出放大后的模拟大电压信号给所述的A/D模数转换模块。所述的信号放大处理模块主要由三级差分放大器组成。所述的A/D模数转换模块采用8 16位的A/D模数转换器。所述的A/D模数转换模块采用10位的A/D模数转换器。与现有技术相比，本实用新型的优点在于利用气压型探头检测水波的空气气流强度，当周围空气压力和气流发生微小变化时，气压型探头的气流腔体内的气流也会相应的发生变化，从而引起气压型探头的陶瓷感应片不同幅度的振动，产生模拟小电压信号，然后利用信号放大处理模块对模拟小电压信号进行放大处理，再利用A/D模数转换模块将模拟大电压信号转换成数字电压信号，由于探头能够感应到周围极小的空气流动和空气压力变化，灵敏度非常高，因此检测精度比较高；另一方面，由于信号放大处理模块可以不失真的进行放大处理，因此对周围情况的漏报误报可能性极小；此外，本传感装置功耗低、抗干扰能力强，且输出信号为数字信号，便于后级的各种MCU进行处理和计算，因而其使用范围非常广，可以适用于各种环境下的防溺水报警器中。
图1为本实用新型的传感装置的气压型探头、信号放大处理模块和A/D模数转换模块之间的连接示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。本实用新型提出的一种用于检测水波的空气气流强度的传感装置，如图所示，其包括壳体(图中未示出)、设置于壳体下方的中空管(图中未示出)、气压型探头1、信号放大处理模块2和A/D模数转换模块3，中空管的顶端为密封端，密封端与壳体连接，中空管的底端为开口端，开口端使用时伸入水中，信号放大处理模块2和A/D模数转换模块3设置于壳体内，气压型探头1设置于中空管内，气压型探头1检测水波的空气气流强度，并转换水波的空气气流强度为模拟小电压信号，气压型探头1传输模拟小电压信号给信号放大处理模块2，信号放大处理模块2放大模拟小电压信号，并传输放大后的模拟大电压信号给A/D模数转换模块3，A/D模数转换模块3转换模拟大电压信号为数字电压信号。在此具体实施例中，气压型探头1设置于中空管的密封端内侧的中间位置上，这样其能够更精确地检测到水波的空气气流强度。在此，气压型探头1采用FUJI (富士)公司生产的ras-iii型号的探头，该探头内部的接触气流的气流腔体由收缩率小、抗腐蚀性强的工程塑料制成，气流腔体的内壁光滑，这样可以使进入气流腔体内的气流尽量少的受到影响，达到了气流腔体内外气流尽量一致的良好效果，气流腔体内设置有镀金的陶瓷感应片，该探头的主要原理是根据探头内部空间的气压变化，引起探头中的陶瓷感应片的振动， 从而产生不同的模拟电压信号；这种型号的探头完全防水防腐蚀，可以长时间适用于高湿度高腐蚀的恶劣环境。除采用给出的型号为ras-111探头外，也可采用具有相同功能的其他探头。在此具体实施例中，信号放大处理模块2主要由多级差分放大器组成，第一级差分放大器的输入端与气压型探头的输出端相连接，接收气压型探头的输出端输出的模拟小电压信号，最后一级差分放大器的输出端与A/D模数转换模块的输入端相连接，输出放大后的模拟大电压信号给A/D模数转换模块，在此，多级差分放大器之间的连接方式直接采用现有的连接方式。实际设计过程中，设计三级差分放大器即可，三级差分放大器的最大放大倍数可超过2000倍，三级差分放大器的放大倍数可根据实际需求进行调节。在此，信号放大处理模块也可直接采用现有的具有较高放大倍数的信号放大电路。[0017]在此具体实施例中，A/D模数转换模块3可采用8 16位的A/D模数转换器，如果位数太小，则可能达不到设计精度，如果位数太大，则会降低计算速度，因此在实际设计过程中A/D模数转换模块3可采用10位的A/D模数转换器，利用其进行模数转换，不仅采样快、精度高，而且功耗低。本实用新型的传感装置可应用于各种报警设备如防溺水报警器上的用于识别波浪的传感器，当人或者宠物掉入水中时，会激起水波，而水波会向四周传递过去，当水波到达该传感装置的中空管的正下方时，波浪会压缩中空管内部密封空间的空气，从而使内部的气压短期内发生变化，而此时置于中空管顶端中间位置上的气压型探头的气流腔体内也会同时发生气压变化和挤压，从而使气压型探头的陶瓷感应片发生振动，引起气压型探头前端的小信号的变化，当小信号被信号放大处理模块放大处理后，信号的变化已非常明显， 再通过A/D模数转换模块进行数字化处理后，将中空管内的变化信息准确的传输给报警设备的MCU进行处理，从而形成报警。本传感装置可以根据信号的波形识别出波浪是由突然的人或者宠物掉入引起的还是由风等引起。
权利要求1.一种用于检测水波的空气气流强度的传感装置，其特征在于包括气压型探头、信号放大处理模块和A/D模数转换模块，所述的气压型探头检测水波的空气气流强度，并转换水波的空气气流强度为模拟小电压信号，所述的气压型探头传输模拟小电压信号给所述的信号放大处理模块，所述的信号放大处理模块放大模拟小电压信号，并传输放大后的模拟大电压信号给所述的A/D模数转换模块，所述的A/D模数转换模块转换模拟大电压信号为数字电压信号。
2.根据权利要求1所述的一种用于检测水波的空气气流强度的传感装置，其特征在于还包括壳体和设置于所述的壳体下方的中空管，所述的中空管的顶端为密封端，所述的密封端与所述的壳体连接，所述的中空管的底端为开口端，所述的开口端使用时伸入水中，所述的信号放大处理模块和所述的A/D模数转换模块设置于所述的壳体内，所述的气压型探头设置于所述的中空管内。
3.根据权利要求2所述的一种用于检测水波的空气气流强度的传感装置，其特征在于所述的气压型探头设置于所述的中空管的密封端内侧的中间位置上。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的一种用于检测水波的空气气流强度的传感装置，其特征在于所述的信号放大处理模块主要由多级差分放大器组成，第一级所述的差分放大器的输入端与所述的气压型探头的输出端相连接，接收所述的气压型探头的输出端输出的模拟小电压信号，最后一级所述的差分放大器的输出端与所述的A/D模数转换模块的输入端相连接，输出放大后的模拟大电压信号给所述的A/D模数转换模块。
5.根据权利要求4所述的一种用于检测水波的空气气流强度的传感装置，其特征在于所述的信号放大处理模块主要由三级差分放大器组成。
6.根据权利要求5所述的一种用于检测水波的空气气流强度的传感装置，其特征在于所述的A/D模数转换模块采用8 16位的A/D模数转换器。
7.根据权利要求6所述的一种用于检测水波的空气气流强度的传感装置，其特征在于所述的A/D模数转换模块采用10位的A/D模数转换器。
专利摘要本实用新型公开了一种用于检测水波的空气气流强度的传感装置，利用气压型探头检测水波的空气气流强度，当周围空气压力和气流发生微小变化时，探头的气流腔体内的气流也会相应的发生变化，从而引起探头的陶瓷感应片不同幅度的振动，产生模拟小电压信号，然后利用信号放大处理模块对模拟小电压信号进行放大处理，再利用A/D模数转换模块将模拟电压信号转换成数字电压信号，由于探头能够感应到周围极小的空气流动和空气压力变化，灵敏度高，因此检测精度比较高；另一方面，由于信号放大处理模块可以不失真的进行放大处理，因此对周围情况的漏报误报可能性极小；此外，本装置功耗低、抗干扰能力强，且输出信号为数字信号，便于后级的各种MCU进行处理。
文档编号G01L9/08GK201945694SQ20102060411
公开日2011年8月24日 申请日期2010年11月12日 优先权日2010年11月12日
发明者王忠琦 申请人:宁波高新区英诺科技有限公司