一种噪声监测仪的制作方法

本实用新型涉及管道漏损检测技术领域，具体为一种噪声监测仪。

背景技术：

降低供水管网漏损率蕴藏着巨大的经济效益、环境效益和社会效益，对于民生和环保都存在着重大意义，因此也是国家大力支持并严格要求改善的事业。目前用于检漏的常用设备有物理听音法设备和电子听音法设备。这两种类型的检漏设备都需要工作人员携带设备到现场进行听测，且需要工作人员在深夜时管道水流量较低时进行听测，无法做到无人值守和长期监测，使用极其不便。因此，如何实现管道漏损的自动监测是亟需解决的问题，而实现自动监测的关键点在于如何自动、有效、精确地采集管道的噪声信号。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术存在的问题，提出了一种能够自动、有效、精确采集管道噪声信号的噪声监测仪。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种噪声监测仪，包括下法兰，强磁底座，电路板和噪声采集器；所述噪声采集器包括

质量块，设有容置槽和螺钉安装孔；

压电陶瓷片，设于所述容置槽内部且设有装配孔；

隔离套，与所述装配孔套接；

螺钉，通过所述螺钉安装孔和隔离套与所述质量块及压电陶瓷片配合连接；

所述下法兰，顶部设有与所述螺钉及所述隔离套配合使用的对接柱，底部设有与所述强磁底座配合安装的连接孔，所述对接柱与所述质量块配合以将所述压电陶瓷片的上下面压紧；

所述电路板包括

信号采集电路，用于将噪声采集器采集的噪声电荷信号转换成噪声电压信号；

单片机，用于将所述噪声电压信号转换成噪声音频信号；

flash存储器，用于保存所述噪声音频信号。

作为优选，所述压电陶瓷片的数量为两块。

作为优选，所述下法兰设有一圈容置密封圈的密封槽，所述密封槽与壳体配合使用。

作为优选，所述对接柱开有螺钉对接槽和隔离套对接槽。

作为优选，还包括与所述电路板及所述噪声采集器连接的电源。

作为优选，所述信号采集电路包括电荷放大电路，二级放大电路，归一化电路，低通滤波电路和高通滤波电路；

所述电荷放大电路包括6b放大器，所述6b放大器的端口6与第24电容的一端连接，所述第24电容的另一端与连接器的端口2连接，所述连接器的端口1与第1二极管的正极连接，所述第1二极管的负极与第2二极管的正极连接，所述第2二极管的负极及所述第1二极管的正极均接地，所述第2二极管的正极还连接连接器的端口2；所述6b放大器的端口5分别与第26电容的一端、第24电阻的一端连接，所述第26电容的另一端接地，所述第24电阻的另一端接基准电压；所述6b放大器的端口7分别与第20电容的一端、第14电阻的一端连接，所述第20电容的另一端分别与第18电阻的一端、6b放大器的端口6连接，所述第18电阻的另一端分别与第17电阻的一端、第14电阻的另一端连接，所述第17电阻的另一端与基准电压连接。

作为优选，所述二级放大电路包括6a放大器，所述6a放大器的端口3与第25电容的一端连接，所述第25电容的另一端与第22电阻的一端连接，所述第22电阻的另一端与6b放大器的端口7连接；所述6a放大器的端口2与第19电阻的一端连接，所述第19电阻的另一端与第21电容连接，所述第21电容的另一端接地；所述6a放大器的端口1分别与第23电容的一端、第20电阻的一端连接，所述第23电容的另一端、第20电阻的另一端均与所述6a放大器的端口2连接；所述6a放大器的端口4接地；所述6a放大器的端口8接3.3v电源。

作为优选，所述归一化电路包括7a比较器，所述7a比较器的端口3与第21电阻的一端连接，所述第21电阻的另一端与所述6a放大器的端口1连接；所述7a比较器的端口2与第15电阻的一端连接，所述第15电阻的另一端与第18电容的一端连接，所述第18电容的另一端接地；所述7a比较器的端口1分别与第19电容的一端、第16电阻的一端连接，所述第19电容的另一端、第16电阻的另一端均与所述7a比较器的端口2连接；所述7a比较器的端口4接地；所述7a比较器的端口11接3.3v电源。

作为优选，所述低通滤波电路包括7b比较器，所述7b比较器的端口5分别与第30电阻的一端、第31电容的一端、第32电阻的一端连接，所述第31电容的另一端接地，所述第32电阻的另一端接基准电压；所述7b比较器的端口6与第25电阻的一端连接，所述第25电阻的另一端及所述第30电阻的另一端均与第28电容的一端连接，所述第28电容的另一端与所述7a比较器的端口1连接；所述7b比较器的端口7分别与第30电容的一端、第29电容的一端、第26电阻的一端连接，所述第26电阻的另一端及所述第29电容的另一端均所述7b比较器的端口6连接；所述7b比较器的端口4接地；所述7b比较器的端口11接3.3v电源。

作为优选，所述高通滤波电路包括7c比较器和7d比较器；

所述7c比较器的端口9与第28电阻的一端连接，所述第28电阻的另一端与所述第30电容的另一端连接；所述7c比较器的端口10与第33电阻的一端连接，所述第33电阻的另一端接基准电压；所述7c比较器的端口8分别与第31电阻的一端、第27电阻的一端、第27电容的一端连接，所述第27电阻的另一端、第27电容的另一端均与所述7c比较器的端口9连接；所述7c比较器的端口4接地；所述7c比较器的端口11接3.3v电源；所述第31电阻的另一端接信号输出端二；

所述7d比较器的端口13与第37电阻的一端连接，所述第37电阻的另一端与所述第30电容的另一端连接；所述7d比较器的端口12与第41电阻的一端连接，所述第41电阻的另一端接基准电压；所述7d比较器的端口14分别与第38电阻的一端、第34电阻的一端、第32电容的一端连接，所述第34电阻的另一端、第32电容的另一端均与所述7d比较器的端口13连接；所述7d比较器的端口4接地；所述7d比较器的端口11接3.3v电源；所述第38电阻的另一端接信号输出端一。

本实用新型的有益效果是，本申请的噪声监测仪通过噪声采集器、电路板、强磁底座、下法兰等部件能够实现管道噪声信号的自动、有效、精确采集，提高了管道噪声信号的采集便利度；且本申请的噪声监测仪使用极其便利。

附图说明

图1为本申请噪声监测仪的剖视图；

图2为图1中噪声监测仪的外部结构示意图；

图3为图1中噪声监测仪的内部结构示意图；

图4为噪声采集器、下法兰、强磁底座的装配图；

图5为噪声采集器内部及强磁底座的结构示意图；

图6为下法兰的结构示意图；

图7为电荷放大电路的示意图；

图8为二级放大电路的示意图；

图9为归一化电路的示意图；

图10为低通滤波电路的示意图；

图11为高通滤波电路的示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

如图1至图6所示，一种噪声监测仪，包括下法兰2，强磁底座7，电路板8和噪声采集器。

其中，噪声采集器包括设有容置槽和螺钉安装孔的质量块3，设于所述容置槽内部且设有装配孔的压电陶瓷片4，与所述装配孔套接的隔离套5，通过所述螺钉安装孔和隔离套5与所述质量块3及压电陶瓷片4配合连接的螺钉6。

所述下法兰2顶部设有对接柱21，底部设有与所述强磁底座7配合安装的连接孔，对接柱21顶部开有与螺钉6配合使用的螺钉对接槽、以及与隔离套5配合使用的隔离套对接槽，对接柱21与质量块3配合以将压电陶瓷片4的上下面压紧。

通过强磁底座7可以直接将噪声监测仪安装在管道任意合适位置，安装时只需要将噪声监测仪放在管道上即可，使用非常简便，待监测管道间隔100米可放置一个噪声监测仪。

噪声采集器采集噪声的原理为，管道振动会给质量块带来一个惯性力，压电陶瓷片4受惯性力后会产生电荷，惯性力越大（即噪声振动越大），压电陶瓷片4产生的电荷就越大，噪声采集器将管道的振动信号转换成了噪声电荷信号。

隔离套5的作用将压电陶瓷片4与螺钉6隔开，用于固定压电陶瓷片4并防止其短路。压电陶瓷片4的数量为两块，该结构的噪声采集器在保证性能优良的前提下性价比最高。

本申请结构的噪声采集器能够有效、精确地采集管道的噪声信号。

下法兰2设有一圈容置密封圈的密封槽22，所述密封槽22与壳体1配合使用，使得本申请的噪声监测仪具有很好的密封防水性能，壳体1本身可采用防水材料制成。

电路板8与噪声采集器可通过电源9供电。

所述电路板8包括用于将噪声采集器采集的噪声电荷信号转换成噪声电压信号的信号采集电路，用于将所述噪声电压信号转换成噪声音频信号的单片机，以及用于保存噪声音频信号的flash存储器。

如图7至图11所示，噪声采集器与电路板8连接，通过电路板的信号采集电路将噪声电荷信号转换成噪声电压信号。信号采集电路包括电荷放大电路，二级放大电路，归一化电路，低通滤波电路和高通滤波电路。

所述电荷放大电路包括6b放大器，所述6b放大器的端口6与第24电容的一端连接，所述第24电容的另一端与连接器的端口2连接，所述连接器的端口1与第1二极管的正极连接，所述第1二极管的负极与第2二极管的正极连接，所述第2二极管的负极及所述第1二极管的正极均接地，所述第2二极管的正极还连接连接器的端口2；所述6b放大器的端口5分别与第26电容的一端、第24电阻的一端连接，所述第26电容的另一端接地，所述第24电阻的另一端接基准电压；所述6b放大器的端口7分别与第20电容的一端、第14电阻的一端连接，所述第20电容的另一端分别与第18电阻的一端、6b放大器的端口6连接，所述第18电阻的另一端分别与第17电阻的一端、第14电阻的另一端连接，所述第17电阻的另一端与基准电压连接。

所述二级放大电路包括6a放大器，所述6a放大器的端口3与第25电容的一端连接，所述第25电容的另一端与第22电阻的一端连接，所述第22电阻的另一端与6b放大器的端口7连接；所述6a放大器的端口2与第19电阻的一端连接，所述第19电阻的另一端与第21电容连接，所述第21电容的另一端接地；所述6a放大器的端口1分别与第23电容的一端、第20电阻的一端连接，所述第23电容的另一端、第20电阻的另一端均与所述6a放大器的端口2连接；所述6a放大器的端口4接地；所述6a放大器的端口8接3.3v电源。

所述归一化电路包括7a比较器，所述7a比较器的端口3与第21电阻的一端连接，所述第21电阻的另一端与所述6a放大器的端口1连接；所述7a比较器的端口2与第15电阻的一端连接，所述第15电阻的另一端与第18电容的一端连接，所述第18电容的另一端接地；所述7a比较器的端口1分别与第19电容的一端、第16电阻的一端连接，所述第19电容的另一端、第16电阻的另一端均与所述7a比较器的端口2连接；所述7a比较器的端口4接地；所述7a比较器的端口11接3.3v电源。

所述低通滤波电路包括7b比较器，所述7b比较器的端口5分别与第30电阻的一端、第31电容的一端、第32电阻的一端连接，所述第31电容的另一端接地，所述第32电阻的另一端接基准电压；所述7b比较器的端口6与第25电阻的一端连接，所述第25电阻的另一端及所述第30电阻的另一端均与第28电容的一端连接，所述第28电容的另一端与所述7a比较器的端口1连接；所述7b比较器的端口7分别与第30电容的一端、第29电容的一端、第26电阻的一端连接，所述第26电阻的另一端及所述第29电容的另一端均所述7b比较器的端口6连接；所述7b比较器的端口4接地；所述7b比较器的端口11接3.3v电源。

所述高通滤波电路包括7c比较器和7d比较器。所述7c比较器的端口9与第28电阻的一端连接，所述第28电阻的另一端与所述第30电容的另一端连接；所述7c比较器的端口10与第33电阻的一端连接，所述第33电阻的另一端接基准电压；所述7c比较器的端口8分别与第31电阻的一端、第27电阻的一端、第27电容的一端连接，所述第27电阻的另一端、第27电容的另一端均与所述7c比较器的端口9连接；所述7c比较器的端口4接地；所述7c比较器的端口11接3.3v电源；所述第31电阻的另一端接信号输出端二。所述7d比较器的端口13与第37电阻的一端连接，所述第37电阻的另一端与所述第30电容的另一端连接；所述7d比较器的端口12与第41电阻的一端连接，所述第41电阻的另一端接基准电压；所述7d比较器的端口14分别与第38电阻的一端、第34电阻的一端、第32电容的一端连接，所述第34电阻的另一端、第32电容的另一端均与所述7d比较器的端口13连接；所述7d比较器的端口4接地；所述7d比较器的端口11接3.3v电源；所述第38电阻的另一端接信号输出端一。

噪声电荷信号依次通过电荷放大电路，二级放大电路，归一化电路，低通滤波电路和高通滤波电路得到所需的噪声电压信号。

噪声电压信号通过单片机转换成噪声音频信号并存储在flash存储器。单片机的型号可以是msp430fr6972,内部包括数模转换器。本申请对flash存储器的型号不作限制，可以是现有任意合适的flash存储器。

本申请的噪声监测仪可定时采集噪声信号，例如，凌晨2点采集一段长达5秒的管道噪声信号，凌晨2点半采集一段长达5秒的管道噪声信号，凌晨3点采集一段长达5秒的管道噪声信号，凌晨3点半采集一段长达5秒的管道噪声信号，凌晨4点采集一段长达5秒的管道噪声信号。

噪声监测仪采集的噪声信号可以存储在flash存储器中，当需要分析时，可以将噪声监测仪收回进行分析处理，也可以直接将采集的噪声音频信号传输至终端进行分析处理（具体传输技术采用现有技术），可避免工作人员在深夜亲自对管道进行监测，提高了管道噪声监测的便利性。

上面所述的实施例仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定。在不脱离本实用新型设计构思的前提下，本领域普通人员对本实用新型的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本实用新型的保护范围，本实用新型请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。