[實用新型]基于特征音頻識別的傳感器

有效

• 申請號: 201521091496.4
• 申請日: 2015-12-25
• 公開（公告）號: CN205209626U
• 公開（公告）日: 2016-05-04
• 發明（設計）人: 杜志宏;夏文濤;張馨丹;邱召運
• 申請（專利權）人: 濰坊醫學院
• 主分類號: G01H11/08
• 分類號: G01H11/08
• 代理公司: 濰坊鳶都專利事務所 37215
• 代理人: 張方昆

技術領域

本實用新型涉及傳感器領域，具體的說是一種基于特征音頻識別的傳感器。

背景技術

普通的音頻傳感器一般是將檢測到的聲音信號經線性放大系統放大后直接輸出，傳感器不具有特征識別的功能。這類傳感器用于聲音識別時，需要通過其外接的應用系統進行數字化處理后利用軟件系統進行頻譜識別。當該類音頻傳感器用于報警時，主要通過檢測信號幅度，與設定的閾值進行比較實現報警功能。當噪聲信號的幅度較大時，易產生誤報、錯報現象。

智能化的特征識別往往依賴于計算機技術，給音頻傳感器的小型化設計帶來困擾。隨著單片機技術的進步，單片機的指令速度越來越快，內建功能也越來越強大，例如STC15S205EA系列8位51內核的單片機，其內建有FLASH程序存儲器、EEPROM數據存儲器、上電復位、程序監控、時鐘振蕩、8通道ADC等系統，20引腳SOP封裝，尺寸小巧，方便與傳感器一起封裝，且自身帶著ADC轉換，主頻達33MHz，為音頻傳感器的小型化、智能化設計提供了方便。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是提供一種基于特征音頻識別的傳感器，該傳感器通過內置單片機能直接判斷出特征音頻，從而輸出開關信號，傳感器整體結構簡單、功能齊全、監測穩定可靠。

為解決上述技術問題，本實用新型的基于特征音頻識別的傳感器的結構特點是包括壓電元件、放大電路、ADC系統、單片機和輸出電路，其中：壓電元件將聲波振動轉化為音頻電信號；放大電路包括用于阻抗匹配的前置放大電路和用于對音頻電信號進行幅度放大的運算放大電路；ADC系統內置于單片機中，其將放大后的模擬信號轉化為數字信號；單片機對數字信號進行數字閾值濾波，提取特征聲音頻率，與其內置的特征音頻比較，然后向其輸出端口輸出高電平或低電平信號；輸出電路與單片機的輸出端口連接，采用集電極開路的電路結構輸出開關信號。

所述前置放大電路為由MOS管和多個電阻、電容組成的電壓跟隨器。

所述運算放大電路為由運算放大器和外圍電阻元件構成的同相運算放大電路。

所述運算放大器上連接有用于調節靈敏度的電位器。

所述單片機采用MCS51內核的STC15S205EA芯片，其內建有FLASH程序存儲器、EEPROM數據存儲器、上電復位、程序監控、時鐘振蕩、8通道ADC系統。

所述壓電元件為壓電晶體或壓電陶瓷。

本實用新型的工作原理是：壓電元件用來檢測聲音信號，通過一級電壓跟隨器對壓電傳元件進行阻抗變換，然后進行音頻信號的幅度放大，由單片機內置的ADC系統，將放大后的模擬信號轉換為數字信號，再由單片機的軟件系統進行數字濾波，將環境干擾信號過濾掉，篩選出玻璃破碎時發出的特征聲音頻率，跟內置的特征音頻進行比較，最后經輸出電路輸出開關信息。

可見，本實用新型的傳感器在集成了單片機的基礎上，能直接識別特征音頻，從而輸出開關信號以供系統應用，其具有體積小巧，結構簡單、功能齊全和監測穩定可靠的優點。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步詳細說明：

圖1為本實用新型的結構原理示意框圖；

圖2為本實用新型的電路原理示意圖。

具體實施方式

參照附圖，該基于特征音頻識別的傳感器包括壓電元件S1、放大電路、ADC系統、單片機U1和輸出電路1。下面對圖2中的各元器件進行簡單介紹：圖2中S1代表系統的壓電元件，它負責接收外界的信息；T1為MOS管；A1代表運算放大器；RW是靈敏度調節電位器；T2是NPN型三極管；J1代表連接口，其包括電源接口和信號輸出接口；U1是單片機，單片機系統采用STC系列的15S205EA單片機；系統接5V電源，VSS接工作電源負極。

壓電元件S1其將聲波振動轉化為音頻電信號，可采用壓電晶體或壓電陶瓷，利用壓電效應將機械波動轉換為電信號。