1、!科 技 情 报 开 发 与 经 济 S C I / T E C H I N F O R M A T I O N D E V E L O P M E N T c o m p o s i t e d i e ; p r o g r e s s i v e d i e低 频 声 波 是 频 率 为 0 . 0 0 0 1 H z 3 0 0 H z 声 波 , 通 常 情 况 下 是 人 耳 听 不见 的 声 音 。 随 着 科 学 技 术 和 工 业 生 产 的 发 展 , 产 生 低 频 声 波 的 声 源 越 来越 多 。 例 如 , 人 们 在 汽 车 、 火 车 、 轮 船 和 飞 机
2、等 运 输 工 具 中 , 检 测 到 了 低 频声 波 , 并 且 认 为 , 低 频 声 波 是 引 起 人 们 不 舒 服 、 头 晕 和 呕 吐 的 一 个 主 要 原因 。 此 外 , 高 速 公 路 上 的 车 辆 、 锅 炉 、 压 缩 机 、 空 调 装 置 、 运 行 中 的 电 梯 绳索 等 也 是 低 频 声 波 声 源 。 专 业 的 检 测 低 频 声 波 的 设 备 比 较 昂 贵 , 高 达 数万 元 。 本 文 在 实 验 的 基 础 上 提 出 了 一 种 比 较 实 用 的 方 法 , 不 仅 降 低 了 实验 的 费 用 , 而 且 取 得 了 较 好 的
3、 效 果 。本 文 提 出 的 方 法 可 以 降 低 声 检 测 电 路 的 噪 声 干 扰 和 提 高 输 出 信 号的 信 噪 比 , 便 于 声 识 别 和 处 理 。1 电 路 组 成 和 工 作 原 理1 . 1 电 路 组 成在 强 噪 声 环 境 中 提 取 有 用 的 低 频 声 信 号 , 可 行 的 方 法 是 利 用 差 动 放大 器 , 将 低 频 声 波 作 为 差 模 信 号 处 理 。 在 此 , 我 们 采 用 在 线 可 编 程 器 件i s p P A C 1 0 组 成 差 动 放 大 器 。传 感 器 选 择 电 容 低 频 声 波 传 感 器 。 随
4、 着 声 波 传 感 器 种 类 的 不 同 , 灵文 章 编 号 : 1 0 0 5 - 6 0 3 3( 2 0 0 5 ) 2 2 - 0 1 6 4 - 0 3 收 稿 日 期 : 2 0 0 5 - 0 7 - 2 1低 频 声 波 声 检 测 研 究井 娥 林 , 曾 光 宇 , 王 晓 霞( 中 北 大 学 仪 器 科 学 与 动 态 测 试 教 育 部 重 点 实 验 室 , 山 西 太 原 , 0 3 0 0 5 1 )摘 要 : 提 出 了 基 于 在 线 可 编 程 模 拟 器 件 i s p P A C 1 0 差 动 放 大 及 低 通 滤 波 电 路 来 完 成 低
5、频 声 波 信 号 的 采 集 。 该 方 法 可 有 效 地 降 低 检 测 电 路 的 噪 声 干 扰 , 提 高 输 出 信 号 的 信 噪 比 。关 键 词 : 低 频 声 波 ; 声 检 测 ; i s p P A C 1 0中 图 分 类 号 : T B 5 5 3 文 献 标 识 码 : A1 6 4O A 22 . 5 V1 . 0 7 P F2 . 5 VI A 11 0I A 21 0P A C B l o c k 1I A 31I A 41P A C B l o c k 21 . 0 7 P FO U T 1O U T 2I N 2I N 1O A 1图 5 差 动 放
6、大 电 路 内 部 线 路 图表 1 几 种 典 型 声 传 感 器 灵 敏 度传 感 器 类 型灵 敏 度 / m V P a- 1动 圈 式1 1 0驻 极 体5 1 5电 容 式8 3 0测 量 用1 0 5 0声 传 感 器 前 置 放 大 差 动 放 大处 理 系 统图 1 声 波 检 测 电 路 原 理 图C2C1z1z1图 2 电 路 原 理 图图 3 低 频 声 波 检 测 前 置 放 大 器 示 意 图调 制 解 调 器调 零 电 路振动器自 稳 零 直 流 放 大 器低 通 滤 波 器截 止 频 率 调 节输 出增 益 调 节O A 22 . 5 V6 1 . 5 9 P
7、F2 . 5 VI A 1- 2I A 21P A C B l o c k 1I A 3- 1I A 41P A C B l o c k 26 1 . 5 9 P FO U T 1O U T 2I N 2I N 1O A 1图 4 二 阶 低 通 滤 波 器 内 部 线 路 图敏 度 也 有 很 大 的 差 别 。 表 1 列 出 了 几 种 传 感 器 的 灵 敏 度 。 选 择 电 容 式 低频 声 波 传 感 器 , 主 要 考 虑 其 灵 敏 度 范 围 较 宽 广 。 对 于 极 距 变 化 型 电 容 传感 器 , 灵 敏 度 为 :K =!C!=C0!0=“0A!02式 中 ,
8、“0为 介 电 常 数 ; A 为 极 板 有 效 面 积 ; !0为 极 板 间 距 。 当 改 变 “0,A , !0这 几 个 参 数 中 任 一 个 时 , 即 可 改 变 其 灵 敏 度 。声 检 测 电 路 原 理 如 图 1 。1 . 2 工 作 原 理 与 分 析电 容 式 低 频 声 波 传 感 器 转 换 电 路 采 用 差 动 电 桥 电 路 。 电 路 原 理 图 如图 2 所 示 。从 图 2 可 得 出 电 桥 平 衡 条 件 为 :z1z1+ z2=C1C1+ C2=!1!1+ !2( 1 )此 处 C1和 C2组 成 差 动 电 容 , !1和 !2为 相 应
9、的 间 隙 。 若 中 心 电 极 向上 移 动 了 !, 电 桥 重 新 平 衡 时 有 :!2+ !1+ !2=z1z1+ z2因 此 != ( !1+ !2)z1 - z1z1+ z2( 2 )即 有 !C =“0A!( 3 )低 频 声 波 作 用 于 传 感 器 而 产 生 微 小 的 电 容 变 化 , 电 桥 把 检 测 到 的 信号 差 动 输 出 到 前 置 放 大 器 , 经 调 制 解 调 器 调 制 后 , 转 换 为 电 压 变 化 , 这 个电 压 信 号 经 过 一 级 直 流 放 大 器 放 大 并 经 过 低 通 滤 波 器 输 出 , 然 后 直 接 输入
10、到 差 动 放 大 器 差 动 输 入 端 。 前 置 放 大 器 示 意 图 如 3 所 示 。经 过 前 置 放 大 和 差 动 放 大 后 , 得 到!U = A1 A2 !U0( 4 )其 中 : A1为 前 置 放 大 器 的 放 大 倍 数 ; A2为 差 动 放 大 器 的 放 大 倍 数 。2 电 路 设 计根 据 声 检 测 需 要 选 择 合 适 的 传 感 器 ( 如 低 频 声 波 传 感 器 , 音 频 传 感器 , 超 声 传 感 器 等 ) , 还 可 根 据 需 要 选 择 传 感 器 的 指 向 性 。 本 文 选 择 低 频声 波 传 感 器 , 采 用 桥
11、 式 电 路 。前 置 放 大 器 应 采 用 低 噪 声 的 放 大 器 。 这 里 采 用 i s p P A C 1 0 设 计 低 通滤 波 电 路 。 这 样 做 的 目 的 是 减 少 元 器 件 数 量 , 降 低 输 入 噪 声 影 响 , 还 可 以根 据 需 要 设 置 电 路 的 增 益 、 Q 值 以 及 截 止 频 率 。 低 通 滤 波 内 部 线 路 图 如图 4 所 示 。差 动 放 大 器 采 用 基 于 在 线 可 编 程 模 拟 器 件 i s p P A C 1 0 构 成 的 放 大器 。 可 以 根 据 需 要 在 允 许 的 范 围 内 设 置 放
12、 大 器 的 增 益 。 差 动 放 大 器 内 部线 路 图 如 图 5 所 示 。3 结 语本 文 在 低 频 声 波 检 测 中 采 用 了 在 线 可 编 程 模 拟 器 件 i s p P A C 1 0 , 增 强测 试 系 统 的 可 靠 性 , 同 时 也 降 低 了 实 验 成 本 , 在 实 验 中 也 取 得 较 好 的 效 果 。但 是 在 实 际 测 试 过 程 中 , 也 还 存 在 着 许 多 不 足 , 电 路 也 在 不 断 地 改 进 。参 考 文 献 1 汤 文 辉 , 张 若 棋 , 曾 新 吾 , 等 . 次 声 波 武 器 J . 国 防 科 技 参
13、 考 , 1 9 9 9( 4 ) : 3 2 . 2 杜 功 焕 , 朱 哲 民 , 龚 秀 芬 . 声 学 基 础 M . 南 京 : 南 京 大 学 出 版 社 ,2 0 0 1 . 3 刘 迎 春 , 叶 湘 宾 . 传 感 器 原 理 设 计 与 应 用 M . 长 沙 : 国 防 科 技 大 学 出版 社 , 1 9 9 7 . 4 汤 琳 宝 , 陈 恒 , 徐 晓 夏 , 等 . 模 拟 数 字 可 编 程 器 件 与 电 路 设 计 M . 北京 : 科 学 技 术 出 版 社 , 2 0 0 3 . 5 王 远 . 模 拟 电 子 技 术 M . 北 京 : 机 械 工 业
14、 出 版 社 , 2 0 0 0 . 6 何 遵 文 , 李 在 庭 . 强 噪 声 中 的 声 检 测 研 究 J . 兵 工 学 报 , 1 9 9 9 ( 4 ) :8 9 - 9 1 . 7 谢 金 来 , 陶 中 达 , 谢 照 华 . 高 灵 敏 度 宽 频 带 电 容 次 声 传 感 器 J . 核 电子 学 与 探 测 技 术 , 2 0 0 3( 5 ) : 4 2 8 - 4 3 3 .( 责 任 编 辑 : 刘 翠 玲 ) 第 一 作 者 简 介 : 井 娥 林 , 男 , 1 9 7 7 年 6 月 生 , 现 为 中 北 大 学 信 号 与 信息 处 理 专 业 2
15、0 0 4 级 硕 士 研 究 生 , 山 西 省 太 原 市 中 北 大 学 电 子 信 息 工 程系 5 1 5 室 , 0 3 0 0 5 1 .井 娥 林 , 曾 光 宇 , 王 晓 霞 低 频 声 波 声 检 测 研 究 本 刊 E - m a i l Jb j b m a i l . s x i n f o . n e t 科 技 研 讨1 6 5!科 技 情 报 开 发 与 经 济 S C I / T E C H I N F O R M A T I O N D E V E L O P M E N T s o u n d d e t e c t i o n ; i s p P A
16、C 1 0我 国 北 方 地 区 水 源 缺 乏 , 严 重 制 约 了 国 民 经 济 的 发 展 , 而 火 力 发 电厂 是 用 水 大 户 , 一 个 2 6 0 0 M W 的 常 规 火 电 厂 , 仅 循 环 水 系 统 耗 水 量 就是 1 7 0 0 多 m3/ h , 冷 却 水 系 统 蒸 发 水 1 2 0 0 万 m3/ a , 耗 水 惊 人 。 因 此 , 随 着节 水 意 识 的 提 高 , 山 西 、 内 蒙 古 等 富 煤 缺 水 地 区 的 火 力 发 电 厂 冷 却 系 统越 来 越 多 地 采 用 了 直 接 空 冷 方 式 。直 接 空 冷 冷 却
17、系 统 的 主 要 原 理 是 将 汽 轮 机 排 出 的 乏 汽 由 管 道 引 入空 冷 凝 汽 器 的 钢 制 散 热 器 中 , 经 室 外 空 气 强 制 循 环 散 热 后 冷 却 为 凝 结水 , 减 少 了 常 规 二 次 换 热 所 需 要 的 中 间 冷 却 水 介 质 , 换 热 温 差 大 , 节 水 效果 非 常 明 显 。由 于 直 接 空 冷 机 组 的 空 冷 散 热 器 及 风 机 布 置 在 汽 机 房 A 列 外 , 将 在汽 机 房 A 列 前 相 当 大 的 范 围 内 形 成 负 压 区 , 势 必 影 响 汽 机 房 的 通 风 。 本文 主 要
18、阐 述 空 冷 风 机 对 汽 机 房 几 种 通 风 方 式 的 影 响 , 并 结 合 某 2 6 0 0M W 空 冷 电 厂 的 通 风 设 计 方 案 , 提 出 设 计 思 路 。1 汽 机 房 常 用 的 通 风 方 式火 力 发 电 厂 汽 机 房 属 高 湿 热 车 间 , 主 要 有 蒸 汽 管 道 、 除 氧 器 、 换 热 器及 汽 轮 机 等 散 热 设 备 。 为 了 有 效 地 排 除 汽 机 房 内 的 余 热 与 余 湿 , 火 力 发电 厂 采 暖 通 风 与 空 气 调 节 设 计 技 术 规 程 要 求 汽 机 房 应 进 行 全 面 通 风 。汽 机
19、房 通 常 采 用 的 通 风 方 式 为 4 种 : 自 然 进 风 、 自 然 排 风 ; 自 然 进 风 、 机械 排 风 ; 机 械 进 风 、 自 然 排 风 ; 机 械 进 风 、 机 械 排 风 。 下 面 简 要 介 绍 这 4 种通 风 方 式 。第 一 , 自 然 进 风 , 自 然 排 风 系 统 。 此 系 统 是 一 种 全 面 通 风 方 式 。 自 然通 风 是 靠 室 内 外 的 空 气 温 度 差 而 产 生 的 热 压 来 诱 导 空 气 流 动 。 由 于 汽 机房 为 高 热 车 间 , 厂 房 内 散 出 大 量 热 量 , 底 层 冷 空 气 被 加
20、 热 成 热 空 气 后 向上 流 动 , 导 致 厂 房 内 形 成 负 压 , 使 汽 机 房 室 内 与 室 外 形 成 压 力 差 , 室 外 冷空 气 则 从 进 风 窗 进 入 室 内 , 被 加 热 的 热 湿 空 气 向 上 经 顶 部 的 排 风 口 排出 , 从 而 使 汽 机 房 内 的 环 境 温 度 达 到 设 计 要 求 。 自 然 进 风 、 自 然 排 风 方 式充 分 利 用 了 空 气 温 度 差 产 生 的 热 压 作 用 , 无 任 何 机 械 运 转 部 件 , 不 消 耗任 何 能 源 , 系 统 简 单 , 运 行 方 便 , 是 通 风 系 统
21、首 选 的 通 风 方 式 。第 二 , 自 然 进 风 、 机 械 排 风 。 此 系 统 是 一 种 负 压 通 风 系 统 。 汽 机 房 屋顶 装 设 机 械 排 风 风 机 , 将 室 内 热 湿 空 气 排 出 室 外 , 由 此 使 汽 机 房 室 内 成为 负 压 。 室 外 新 鲜 冷 空 气 则 从 各 进 风 窗 依 靠 室 内 外 压 力 差 自 然 进 入 室内 , 形 成 空 气 的 流 动 , 达 到 室 内 降 温 的 目 的 。 该 通 风 方 式 增 加 了 机 械 运 转部 件 , 与 第 一 种 排 风 方 式 相 比 , 进 风 速 度 有 所 提 高
22、 , 相 应 的 进 风 开 窗 面 积可 以 减 少 。 但 增 加 了 耗 电 量 , 运 行 维 护 费 用 增 加 。第 三 , 机 械 进 风 、 自 然 排 风 。 此 系 统 是 一 种 正 压 通 风 系 统 。 该 系 统一 般 配 带 进 风 过 滤 、 加 热 或 冷 却 等 空 气 处 理 设 备 , 室 外 凉 空 气 经 初 效 过滤 并 经 加 热 或 冷 却 后 由 机 械 进 风 风 机 送 入 室 内 , 导 致 室 内 压 力 升 高 , 消除 余 热 、 余 湿 后 的 热 湿 空 气 向 上 并 依 靠 室 内 与 室 外 的 压 力 差 经 屋 顶
23、的排 风 窗 自 然 排 至 室 外 。 该 通 风 方 式 同 样 也 增 加 了 机 械 运 行 部 件 、 能 源 消耗 和 运 行 管 理 费 用 。 但 由 于 采 用 了 空 气 处 理 正 压 通 风 , 与 前 两 种 通 风 方式 相 比 , 汽 机 房 内 送 风 品 质 明 显 提 高 , 减 少 了 汽 机 房 无 组 织 冷 风 渗 透 。尤 其 在 北 方 寒 冷 地 区 , 冬 季 可 以 适 当 减 少 采 暖 设 备 的 运 行 , 有 效 保 证 汽机 房 内 的 温 度 要 求 。 该 通 风 方 式 适 合 于 北 方 风 沙 大 、 干 燥 寒 冷 地
24、 区 以 及南 方 潮 湿 炎 热 地 区 , 也 适 合 于 汽 机 房 室 外 进 风 气 流 受 干 扰 的 状 况 , 如 直接 空 冷 。第 四 , 机 械 进 风 、 机 械 排 风 。 此 方 式 实 际 是 一 种 全 封 闭 的 全 面 通 风 换气 系 统 。 与 第 三 系 统 一 样 , 室 外 冷 空 气 经 初 效 过 滤 并 经 加 热 或 冷 却 后 由机 械 进 风 风 机 送 入 室 内 , 消 除 余 热 、 余 湿 后 的 热 湿 空 气 向 上 并 依 靠 屋 顶装 设 的 机 械 排 风 风 机 排 出 室 外 。 这 种 通 风 系 统 与 其 他
25、 通 风 系 统 相 比 , 一方 面 夏 季 能 提 高 进 、 排 风 能 力 , 更 有 效 地 排 除 室 内 的 热 湿 空 气 , 改 善 通 风气 流 组 织 ; 冬 季 能 减 少 冷 风 渗 透 , 减 少 采 暖 设 备 , 保 证 汽 机 房 内 的 工 作 温度 。 另 一 方 面 , 由 于 进 风 经 过 处 理 , 使 汽 机 房 内 空 气 品 质 高 , 满 足 清 洁 生产 的 需 要 。 特 别 适 合 于 寒 冷 地 区 和 室 外 风 沙 大 、 室 外 自 然 气 流 容 易 受 干扰 的 地 方 。 但 由 于 其 进 、 排 风 均 依 靠 能
26、量 转 换 为 机 械 功 , 故 能 量 消 耗 较大 , 运 行 维 护 费 用 也 有 所 增 加 。 从 理 论 上 讲 , 这 种 通 风 系 统 是 一 种 最 理 想的 通 风 方 式 , 在 国 外 应 用 比 较 广 泛 , 近 几 年 , 在 我 国 3 0 0 M W 机 组 以 上 的大 厂 房 应 用 也 越 来 越 多 。 尤 其 对 于 直 接 空 冷 发 电 厂 , 该 通 风 方 式 可 以 不考 虑 空 冷 气 流 的 影 响 , 达 到 满 意 的 通 风 效 果 。2 直 接 空 冷 系 统 对 汽 机 房 通 风 的 影 响直 接 空 冷 系 统 的
27、主 要 原 理 是 由 室 外 空 气 冷 却 蒸 汽 , 是 蒸 汽 与 空 气 的散 热 交 换 。 因 此 , 空 冷 系 统 需 要 大 量 的 冷 空 气 流 强 制 穿 越 散 热 交 换 器 , 因此 , 一 般 直 接 空 冷 发 电 厂 在 汽 机 房 A 列 外 设 置 空 冷 平 台 , 上 面 布 置 直 接空 冷 散 热 器 及 风 机 , 通 过 风 机 的 强 制 通 风 , 冷 却 汽 机 乏 汽 。 下 面 结 合 某2 6 0 0 M W 空 冷 电 厂 定 性 分 析 其 直 接 空 冷 系 统 对 汽 机 房 通 风 的 影 响 。文 章 编 号 : 1
28、 0 0 5 - 6 0 3 3( 2 0 0 5 ) 2 2 - 0 1 6 6 - 0 2 收 稿 日 期 : 2 0 0 5 - 1 0 - 0 9直 接 空 冷 机 组 汽 机 房 通 风 设 计 方 案 的 选 择刘 宇( 山 西 省 电 力 勘 测 设 计 院 发 电 部 , 山 西 太 原 , 0 3 0 0 0 1 )摘 要 : 分 析 了 火 力 发 电 厂 直 接 空 冷 系 统 对 汽 机 房 通 风 的 影 响 , 探 讨 了 直 接 空 冷 机 组汽 机 房 几 种 主 要 通 风 方 式 的 可 行 性 , 结 合 某 电 厂 的 具 体 情 况 , 提 出 了 设 计 方 案 。关 键 词 : 火 力 发 电 厂 ; 直 接 空 冷 冷 却 机 组 ; 汽 机 房 ; 通 风中 图 分 类 号 : T M 6 1 1 文 献 标 识 码 : A1 6 6
