[其他]用同一个晶体管发射超声单脉冲和调制波的声速仪

说明书

本发明用同一个晶体管发射超声单脉冲和调制波的声速仪，属于声学测量仪器的领域。本发明利用晶体管在两个不同工作区域中的不同特性，使晶体管在发射超声单脉冲的情况下，处于晶体管的二次击穿状态，产生边沿极陡的尖峰单脉冲；又使晶体管在发射超声调制波的情况下，处于晶体管的正常工作状态，产生频率稳定的调制波。利用这一发射电路制成的超声波声速仪测量精度高，结构简单，成本低。

本发明属于声学测量仪器的领域。

声速是媒质的一个最基本的声学量。超声单脉冲和调制波是脉冲回波法声速仪的两种最基本的超声波发射形式。

在本发明做出以前，发射超声单脉冲的方法，如Usup4507762所述：利用一个触发器来改变由四个晶体管所组成的桥路状态，以使它对应于每一个时间脉冲都输出一个单脉冲，这种电路不能同时产生调制波。发射超声调制波的方法，如J.P51-151118所述;采用多个晶体管互补推挽的形式。

本发明的目的在于设计一种简单的、只用一个晶体管就可实现分别发射超声单脉冲和调制波的发射电路，并利用这种发射电路制成结构简单、成本低，测量精度高的超声波声速仪。

本发明的要点是在设计思想上利用了晶体管〔21〕在两个不同工作区域中的不同工作特性，通过切换开关〔5〕、〔7〕对电路元件的转换，使晶体管〔21〕在发射超声单脉冲时，处于晶体管的二次击穿状态，此时晶体管的导通速度加快，在同步脉冲的作用下，便可产生一个边沿极陡的尖峰单脉冲（接近δ脉冲）。通过切换开关〔5〕，〔7〕对电路元件的转换，使晶体管〔21〕在发射超声调制波的情况下，处于晶体管的正常工作状态，从而实现了用同一个晶体管分别发射超声单脉冲和调制波，大大简化了电路元件。

图1为本发明的用同一个晶体管〔21〕发射超声单脉冲和调制波的超声波声速仪的结构原理图。

图2为本发明的超声波发射电路〔6〕的电路原理图。

图3为晶体管〔21〕的输入输出特性曲线。

图4为晶体管〔21〕发射超声单脉冲的波形图。

图5为晶体管〔21〕发射超声调制波的波形图。

图6为单脉冲形成电路〔3〕的实施例。

图7为调制波形成电路〔4〕的实施例。

图8为脉冲回波重合法时序逻辑控制电路〔1〕的实施例。

本发明如图1所示，由脉冲回波重合法时序逻辑控制电路〔1〕，开关〔2〕，单脉冲形成电路〔3〕，调制波形成电路〔4〕，开关〔5〕，发射电路〔6〕，电源切换开关〔7〕，高低压直流电源〔8〕，单脉冲输出高频插座〔9〕，调制波输出高频插座〔10〕，调谐电感〔11〕，压电晶片〔12〕，接收放大器输入插座〔13〕，接收放大器〔14〕，接收放大器输出插座〔15〕，示波器〔16〕，音频输出插座〔17〕，频率计〔18〕以及增辉输出插座〔19〕所组成。