次声波传感器

电容式次声波传感器是利用电容原理检测次声波的传感元件，将空气中的被测次声频率波动量转化成为电容量，进而实现非电量到电量的转化，在此基础上利用检测电路将电容变化量转化成电压信号。电容式次声传感器具有频响宽、通带内特性平坦、非接触式测量的优点，在声学领域十分具有发展前途。

次声传感器种类很多，常见的有电容式、波纹管膜盒型、光纤等。电容式传感器的体积小，灵敏度高，频率响应好，可以直接与记录器或模/数转换器连结，使用方便。电容型次声频传感器频率响应为劲度控制，系统的高频由系统的劲度（弹性的倒数）控制，有平直的响应，其下限频率很容易做得很低，甚至为零赫兹，灵敏度可以做得非常高。传感器只对声波敏感，对振动不敏感，使传感器有很好的抗干扰性能。电容型还有一个特别的优越性，由于上限频率低，膜片劲度可以很低，张力可以很低，膜片可以工作于弹性区，不会因为外界影响（如温度，时间等）改变其长期稳定性。

中国科学院噪声与振动实验室研制了一系列型号的次声传感器，包括动圈式次声传感器，波纹管膜盒型次声传感器和电容式次声传感器，已完成了八个型号的电容式次声传感器的研制，CC-1T型、CDC-2B型（中），InSAS2008型（右）次声传感器的灵敏度为750mv/Pa至900mv/Pa，可适用于次声波的声压测量和构建次声测量阵列用来测定次声波的声源位置和传播特性。

国内多数次声观测站采用电容式次声传感器。这种电容式次声波传感器已在冰雹预报、地震次声预报及地球物理等研究领域中多有使用。其他类型的传感器普遍存在的问题是，灵敏度低，频率响应不容易平直以及装置笨重等。例如，电动型的次声波传感器是质量控制，其频率下限由质量决定，为得到足够低的下限频率，就要求振动系统有足够大的质量和顺性，这样系统必然就很笨重。

次声波三维动态频谱

用次声接收器 ，以次声三点阵形式安装，测量大风的次声波P-t曲线。用快速傅立叶变换得到它们的三维动态频谱。

4～8级大风均能产生振幅较强、方向可测的次声波,它们有许多5,8,10,12,15 min左右的短周期成分,同时也有30～65 min的长周期成分,每隔一段时间就出现从短周期到长周期连成一片的现象,风力越大,连接出现得越频繁.大风的次声波三维动态频谱的强振幅平均值与风力级 数的大小有关,前者随后者的增加而增大,根据风的次声三维动态频谱用得到的经验公式可以估算出风力级数。

4级风的次声波三维动态频谱的特点：

（1）P-t曲线上的许多尖脉冲对应着许多短周期成分，大部分都在1-5min；

（2）P-t曲线同时存在着缓慢的飘移，它对应30-65min的长周期成分；

（3）每隔一段时间就会出现从短周期到长周期连成一片（1-65min）的现象；

（4）四级风的声振幅值较小，它包含长、短周期成分，对应到三维动态频谱上，出现最多的强振幅范围基本

上都在20-30Pa，个别会达到31Pa；

（5）因为风力级数指10min内的平均风速，故经统计4级风的三维动态频谱的强振幅平均值约为24Pa。

常见传感器对于次声段的检测效果不明显，而检测环境次声波具有现实意义和科学价值。次声波检测核心技术是次声传感器的研制，商品化检测设备主要采用自动补偿光纤次声波传感器、次声波压力传感器、双电容式次声接收器、高灵敏度宽频带电容次声传感器或电容式次声接收器等进行次声测量。国内多数采用的是电动式和电容式次声传感器。电动式的次声传感器频率下限由质量决定，要求振动系统有足够大的质量和顺性使系统笨重。而电容式的不足之处是要求结构精细，选材严格，主要零件都要求超精加工， 并且易受环境条件对系统劲度的影响导致“零漂”。

第1章

传感器的一般特性1·1 传感器的静态特性1·2 传感器的动态特性1·3 传感器动态特性分析1·4 传感器无失真测试条件1·5 机电模拟和变量分类思考题与习题

第2章 电阻应变式传感器

2·1 金属电阻应变式传感器

2·2 半导体应变片及压阻式传感器

2·3 电位计式传感器

思考题与习题

第3章 电感式传感器

3·1 电感式传感器

3·2 差动变压器

3·3 电涡流式传感器

思考题与习题

第4章 电容式传感器

4·1 电容式传感器的工作原理及结构类型

4·2 电容式传感器的静态特性

4·3 电容式传感器的等效电路

4·4 电容式传感器的特点和设计要点

4·5 电容式传感器的测量电路

4·6 电容式传感器的应用

附录a 具有固体介质的变间隙电容式传感器原理特性分析推导

附录b 变介电常数电容式传感器原理特性分析推导

附录c 电容测厚原理推导

思考题与习题

第5章 压电式传感器

5·1 压电式传感器的工作原理

5·2 压电材料的主要特性

5·3 压电元件常用的结构形式

5·4 压电式传感器的信号调理电路

5·5 压电式传感器的应用

思考题与习题

第6章 磁电式传感器

6·1 磁电式传感器的原理和结构

6·2 磁电式传感器的设计要点

6·3 磁电式传感器的应用

思考题与习题

第7章 热电式传感器

7·1 热电阻

7·2 pn结型温度传感器

7·3 热电偶

思考题与习题

第8章 光电式传感器

8·1 光电效应

8·2 光电器件

8·3 光源及光学元件

8·4 光电式传感器的应用

8·5 光纤传感器

8·6 红外传感器

8·7 图像传感器简介

思考题与习题

第9章 磁敏传感器

9·1 霍尔传感器

9·2 磁敏电阻

9·3 结型磁敏管

思考题与习题

第10章 数字式传感器

10·1 光栅传感器

10·2 磁栅传感器

10·3 感应同步器

10·4 角数字编码器

10·5 频率式数字传感器

思考题与习题

第11章 气体传感器

11·1 热导式气体传感器

11·2 接触燃烧式气敏传感器

11·3 半导体气体传感器

11·4 红外气体传感器

11·5 湿式气体传感器

思考题与习题

第12章 湿度传感器

12.1 湿度及湿度传感器的特性和分类

12.2 电解质系湿度传感器

12.3 半导体及陶瓷湿度传感器

12.4 有机物及高分子聚合物湿度传感器

12.5 非水分子亲合力型湿度传感器

12.6 湿度传感器的应用

思考题与习题

第13章 其他传感器简介

13.1 超声波传感器

13.2 微波传感器

13.3 超导传感器

13.4 智能传感器

思考题与习题

第14章 传感器的标定与校准

14.1 传感器的静态特性标定

14.2 传感器的动态特性标定

14.3 压力传感器的标定和校准

14.4 振动传感器的标定和校准

14.5 温度传感器的标定和校准

思考题与习题2100433B