在此，介绍了宽带红外传感器。种气体类型的红外传感器具有以下特征：频率带宽范围从0.5到300 Hz，几乎覆盖了次频带的所有内容和一部分可听声带；频率响应良好，设计频段内的曲线平坦；输出电压很大，高达400 mV / Pa，与A / D转换设备一起使用时可以很容易地收集数据；高灵敏度，可以接受0.05 Pa的声压下限；通过调节电路中信号耦合部分的可调电阻可以达到很高的一致性。厢被密封并浸入油漆中，以实现零漂移，并可长时间有效地工作。量很小，对振动的敏感度接近零，并且对振动不敏感。
过在管道上建立网络，可以使用特定算法来有效检测管道上的泄漏。文介绍了一种宽带红外传感器，该传感器可用于检测高压管道中的泄漏。声传感器是一种可以将声能转换为电能的设备。是次声研究中必不可少的设备[1]，也是精确信号采集，特征分析和声源定位的基础。
前有几种常用的传感器：电容感应类型[24]，光纤类型[5]，振动感应类型[6]。文介绍的CASI2012天然气管道泄漏检测传感器是电容传感器，该传感器体积小，灵敏度高，频率响应曲线相对平坦且对振动不敏感。数字化仪配合使用可以快速获取A./D转换数据，易于使用。CASI2012传感器如图1所示。使用电容感应传感器，其频率响应是对刚度的控制，刚度是检测膜片弹性的倒数。具有受控刚度的系统中，在第一共振频率以下可能会有更直接的响应，因此下限频率可能非常低，接近零，覆盖了大部分次声带（0 ，5-20 Hz）。种特性使得电容器的换能器类型非常适合于红外传感器的开发。
为CASI2012传感器元件的隔膜非常薄，所以传感器的灵敏度可以达到很高的水平。时，传感器仅对声波敏感，对各种振动不敏感。一般设计中，传感器本身的物理振动会显着干扰声学测量，因此降低传感器对振动的敏感度非常重要，这将大大提高传感器的性能。CASI2012传感器中使用的传感器如图2所示。将由次声引起的感光膜振动引起的电容变化转换为电信号输出。感器的设计必须考虑两个因素[78]：一个是要测量的声压水平，因为实际输出是麦克风的输出电压，然后根据灵敏度获得声压;第二条是测试频带中的频率响应曲线。
坦的频率响应曲线尽可能直，可以避免在每个频率点校准输入声压和输出电压，从而更易于测量和计算数据。了获得传感器电容的缓慢变化的信号，设计了一个信号调节电路，如图3所示。换能器上的高频正弦信号进行充电。波信号生成电路由LF253N和相应的外围电路组成，采用AM原理。
臂是传感器的电容器，当传感器接收次声信号时，桥不平衡会产生可变的AM波，该AM波进入偏置电路以消除输出信号的零漂移。旦解调器解调出波漂移为零，便对其进行放大，带通滤波和电压跟随器电路。频带中的电压信号。3 CASI2012传感器信号调节电路驻极体麦克风是位于传感器连接器和传感器调节电路之间的敏感头，并且是传感器信号检测部分。极体麦克风的振膜和极板之间的电容相对较小，通常为数十pF，恒温阀芯因此该电信号的输出阻抗非常高，信号幅度非常低。此，驻极体麦克风的输出不能直接连接到音频放大器。效应晶体管具有极高的输入阻抗和低噪声的特性，因此，通常使用具有很高输入阻抗的结型场效应晶体管来放大。驻极体电容产生的电压信号，同时具有较低的阻抗。S或漏极G发射信号以执行阻抗转换。置放大器对从电容式麦克风头输出的信号进行预放大，并将电容器头的高输出阻抗转换为另一个的低阻抗输出。型前置放大器电路主要由三部分组成：第一部分是由场效应晶体管组成的阻抗转换电路，第二部分是放大滤波电路，第三部分是无线电电路追随者。型前置放大器的原理如图4所示。容次声传感器的换能器输出与膜片的振幅A不直接成正比，而是与膜片的平均位移成正比。以看出，仪器的灵敏度取决于电极的间距和膜片的强度。
体积恒定时，腔体声音的一致性是恒定的，因此膜片声音的一致性是决定性因素。形隔膜的合格性与隔膜的直径，表面密度和张力有关。设直径，材料和厚度是固定的，以便同一批声学传感器具有相同的灵敏度，则只需调整每个膜片的电压以使第一共振频率f01一致即可。容式红外传感器的实际灵敏度可以在实验室条件下通过次声校准设备直接测量。于该频带中的传感器曲线相对较直，因此当声压级为94 dB（1 Pa）时，它仅需要测量该频带中的某个频率点。声传感器的第一个谐振频率远高于系统在最小振膜展平电压下的300 Hz上限频率。此，对于次声传感器，恒温阀芯频带的上限得到了很好的控制，通常不需要太多考虑。中：T为下限截止频率的周期； R是空腔的均压孔的声阻；这就是空腔的强度。
CASI2012传感器的3 dB带宽保持在0.8到300 Hz之间，处于由管道泄漏引起的低频信号范围内。得的频率响应曲线如图5所示。态范围的上限由极距确定。行板电容器的基本关系表达式为C =S4πD，其中S是极板的面积，D是到极的距离。ΔC/ C可以认为是红外传感器的灵敏度。小信号的情况下，ΔC/ C =λD （λ/ D）2 …，只要满足λD≤110，振动膜的振动就可以认为是小振幅，并且系统处于系统中线性，传感器的失真远低于3％。
态范围的下限取决于整个系统的噪声，包括传感器本身和放大器电路。常，换能器的噪声远小于电路的噪声，因此动态范围的下限通常由放大器电路的电噪声确定。实际工作中，环境温度会发生很大变化，因此传感器的漂移为零。容传感器是一种刚度控制仪器，其刚度控制包括两部分：传感器的膜片电压和密闭腔的弹性。者可以通过使用特定的正确材料来维持稳定状态，而后者会受到外界温度的强烈影响，并且更难解决。据PV = RT气体定律，可以知道温度的变化将不可避免地导致腔体压力的变化，并且检测设备的刚性也会相应地变化，这将导致零点漂移。了减少由这种温度变化引起的不利影响，有必要使外部环境与封闭腔之间的温度交换最小化。CASI2012次声传感器已对位于此处的换能器进行了绝热热处理。璃纤维材料围绕换能器，这大大减少了能量交换。未进行这种处理的情况相比，经过处理的传感器在耐久性测试中效果更好，并且进一步减少了振动对次声测量的影响。了验证CASI2012次声传感器的设计性能，该传感器在中国科学院声学研究所象山强声实验室的压力室内进行了测试[9]。
输入频率为10 Hz次声，声压级为94 dB的防水舱中，CASI2012次声传感器可精确测量该频率下的次声信号，并具有信噪比很高，如图6所示。种设计在以后的信号处理电路中增加了可调电容器设计，使红外传感器成为可以在工作开始时相互校准的传感器，从而提高了测量的一致性和准确性。特殊的隔热材料进行处理的方法是成功的。壤确保了换能器腔中的温度相对恒定，从而改善了次声传感器零漂移的问题。者简介：郑国峰男，1986年出生，河南洛阳，硕士。要从事油气管道泄漏监测系统的研究工作。
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