專利名稱：一種高靈敏度雷聲測試電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種高靈敏度雷聲測試電路，適用于高靈敏度雷聲測試與定位、微弱聲音、次生信號的測試和拾取。
背景技術：
聲信號在大氣中隨距離衰減明顯，對于遠區的聲信號，如雷聲，到達觀測點后信號已經十分微弱，利用傳統的商用麥克風測試時靈敏度明顯不足；另一方面自然界許多現象 (包括閃電、海浪以及動物)的聲譜中，除可聞部分還包含豐富的次聲分量(20Hz以下)。微弱聲、次聲信號的拾取對于弱聲源的測試、遠區聲源定位具有重要意義。對于這些測試要求， 采用通用的麥克風電路不能獲得滿意的結果。當前的主流的麥克風可分為動圈式和電容式。動圈式麥克風靈敏度普遍要低于電容式。而電容式多需要‘幻象電源’供電的方式工作。所謂‘幻象電源’供電，就是利用同一對導線同時傳輸信號和直流電，使信號和電源線綜合利用。幻象電源雖然設計巧妙，卻增加了系統構成和復雜度一方面需要麥克風輸出平衡信號；另一方面，數據采集端需要增加“幻象電源’供電電路和差分電路，電源干擾容易引入測試信號中，并且結構復雜，不利于野外測試。

發明內容
本發明的目的是為了提供一種高靈敏度雷聲測試電路。該電路能夠覆蓋包含次聲頻率分量在內的寬頻聲信號；同時具有高靈敏度和簡易的電路構成，適用于微弱聲、次聲信號的監測和聲源的遠區定位。本發明的目的可通過如下措施來實現
一種高靈敏度雷聲測試電路，該電路包括依次電性連接的前置放大模塊、耦合電容和線性放大模塊。所述的前置放大模塊用于將傳聲器轉換產生的微弱電信號前置預放大，放大電路由場效應管構成共源放大電路，具有高輸入阻抗和低輸入噪聲。通過調整靜態工作點，使得靜態條件下，場效應管處于微導通狀態，導通電流小，靜態功耗低。所述的線性放大模塊用于產生預期靈敏度的放大倍數，同時用于驅動后續電纜和數據采集端。線性放大模塊由通用運算放大器和負反饋電阻網絡構成，輸入信號連接運放的同向或反向輸入端，由反饋電阻網絡實現預期的放大倍數。所述的耦合電容用于隔離模塊間的直流耦合，便于各個模塊直流工作點的設置。本發明相比現有技術具有如下優點
1、具有寬頻帶、靈敏度高的特點，特別適用于微弱聲、次聲信號的拾取；
2、靈敏度可由線性放大模塊的反饋電阻網絡獨立的調節；
3、可靠的單端輸出，可直接通過通用同軸電纜連接至測試設備；
4、電路結構簡單緊湊，元件通用性強，供電不需要采用額外的幻象電源，減少了系統的復雜性。


圖1是本發明的一種優選的實施方式的電路框圖
1-前置放大模塊
2-線性放大模塊
3-線性放大模塊的分壓電路
圖2是圖1所示前置放大輸入回路的等效電路具體的實施方式
下面結合附圖對本發明的一種優選的實施方式進一步闡述
參照圖1，前置放大模塊1包括PMOS管和傳聲器Micj5構成的共源放大電路，靜態工作電壓Vb。傳聲器Mic采用駐極體電容式聲電轉換元件。通過調整&的阻值使PMOS管處于微導通狀態。PMOS管漏極輸出通過耦合電容C1連接到線性放大模塊2中運放OP的同相輸入端。R1和&構成負反饋網絡，且麥克風電路的靈敏度正比于(l+Ri/%)。運放OP采用單電源供電，由分壓電路3提供虛地\。分壓電路3包括穩壓管D1、旁路電容C3和分壓電阻R4。線性放大模塊2的輸出端連接耦合電容C2至同軸電纜，最后進入阻抗為&的記錄設備。電路的低頻響應截止頻率的影響因素主要由兩方面一是輸入回路的影響，如圖2，駐極體電容Cm與PMOS管輸入電阻Rin (—般在1(ΓΩ量級)、柵-源極間電容Cgs (—般在pF量級)構成RC回路，所限定的低頻_3dB截止頻率為 /i = 1/[2^s.(C + Q3)] ; 二是受到隔離電容C1和C2構成RC回路的影響，所限定的低頻_3dB截止頻率為/2=1/[2；<& +勸)0]，/3 = 1/(2τγ&·Λ)，為保證電路帶寬足夠寬使得次聲信號能夠通過電路正常放大，一個優選的方式為通過選擇上述的電阻和電容以及 PMOS管的參數，使得/Ι /2 /3<1ΗΖ。電路的高頻響應主要受運放OP的增益帶寬積限
制，在滿足聲音高頻分量能夠正常放大的條件下，要求OP的增益帶寬積GBP>20 (1+ / ) kHz。以上所述僅是本發明的一種優選的實施方式。對于本技術領域的普通技術人員， 在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變形(如線性放大模塊采用多級放大以增大靈敏度)，這些改進和變形也應視為本發明的保護內容。
權利要求
1.一種高靈敏度雷聲測試電路，包括依次電性連接的前置放大模塊、耦合電容和線性放大模塊，所述的前置放大模塊用于將傳聲器轉換產生的微弱電信號前置預放大，所述的線性放大模塊用于產生預期靈敏度的放大倍數，同時用于驅動后續電纜和數據采集端，所述的耦合電容用于隔離模塊間的直流華禹合。
2.如權利要求1所述的一種高靈敏度雷聲測試電路，其特征在于，所述的前置放大模塊由傳聲器和場效應管構成的共源放大電路組成。
3.如權利要求1所述的一種高靈敏度雷聲測試電路，其特征在于，所述的線性放大模塊由通用運算放大器和負反饋電阻網絡構成，輸入信號連接運放的同向或反向輸入端，由反饋電阻網絡各阻值比實現預期的放大倍數。
4.如權利要求3所述的線性放大模塊，其特征在于，采用隔離電容隔離模塊間的直流耦合，實現運放的直流偏置。
全文摘要
本發明涉及一種高靈敏度雷聲測試電路，該雷聲測試電路包括依次電性連接的前置放大模塊、耦合電容和線性放大模塊，所述的前置放大模塊用于將傳聲器轉換產生的微弱電信號前置預放大，所述的線性放大模塊用于產生預期靈敏度的放大倍數，同時用于驅動后續電纜和數據采集端，所述的耦合電容用于隔離模塊間的直流耦合。本發明結構簡單，頻帶寬，靈敏度高，特別適用于高靈敏度雷聲測試、微弱聲音、次生信號的測試和拾取。
文檔編號G01H17/00GK102538952SQ20121000822
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月12日 優先權日2012年1月12日
發明者周璧華, 李炎新, 邱實 申請人:中國人民解放軍理工大學