[实用新型]窄脉冲超声波高压发射电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种无损检测电路,具体地说，涉及一种窄脉冲超声波高压发射电路，属于电子技术领域。

背景技术

超声波测厚仪一般采用2MHz-10MHz的压电晶体换能器作为传感器，基于压电晶体逆压电效应发射超声波或基于压电晶体的压电效应将超声波信号转换为电信号。由于高频超声波在工件内的衰减很快，因此要想测量较厚的工件需要较高的发射电压才行。对于大部分工件，超声波会在工件内部进行多次反射，如果超声波的余振时间过长的话，相邻两次反射的回波会产生叠加，造成厚度误判。因此要想提高厚度的分辨率，需要减少余振。减少余振的方法一是超声波探头（换能器）的阻抗匹配和背衬吸收做的足够好，二是高压脉冲的上升时间变短，脉冲宽度变窄。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下不足：传统超声波发射电路的-3dB上升时间大约为50nS，实践证明这种脉冲波仅能满足对空间分辨率不太高的脉冲回波技术测厚，而对于薄件测量和基于多回波技术的穿越涂层测厚，这种脉冲波是无能为力的。

另外传统的超声波高压产生电路是在多谐振荡器的驱动下一直工作，不断充电，超声波高压产生电路采用电感式升压，不可避免地带来电磁干扰，这样造成的问题是在产生高压的过程中会产生电源的不平稳，对回波信号的接收和放大都会造成干扰，不利于回波信号的检出，导致分辨率比较低。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种窄脉冲超声波高压发射电路，克服了现有超声波发射电路的缺陷，采用本高压发射电路后，具有检测分辨率高的优点。

本实用新型的另一目的是提供一种脉冲宽度可达5nS的高压发射电路。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：窄脉冲超声波高压发射电路，其特征在于：包括高压电容C23、高压充电电路、控制电路和阻抗匹配电路；

所述高压充电电路、控制电路的输出端分别与高压电容C23的一端连接；阻抗匹配电路的输入端与高压电容C23的另一端连接。

一种优化方案，所述高压充电电路用于对高压电容C23进行间歇式充电，在高压电容C23上产生高电压；

所述控制电路用于控制高压电容C23快速释放产生的高电压；

阻抗匹配电路用于将高压电容C23释放的高电压耦合至超声波探头。

进一步地，所述高压充电电路包括二极管V1、电感L1和N型场效应管 VQ1；

所述场效应管VQ1的D端接电感L1的一端、二极管V1的正极，二极管V1负极接高压电容C23的一端，场效应管VQ1的S端接信号地，电感L1的另一端接电源。

进一步地，所述高压充电电路还包括并联的电容C22、二极管V4和缓冲器芯片N1；

所述二极管V4的正极接场效应管VQ1的G端；二极管V4的负极接缓冲器芯片N1的输出端；缓冲器芯片N1的输入端用于耦接充电脉冲信号。

进一步地，所述高压充电电路还包括二极管V3、电阻R26；

所述二极管V3的负极接二极管V1的正极；二极管V3的正极接信号地；

所述阻R26连接在N型场效应管 VQ1的G端与信号地之间。

进一步地，所述控制电路包括三极管VQ2、场效应管VQ3、三极管VQ4；

所述场效应管VQ3的D端接高压电容C23的一端，场效应管VQ3的G端接三极管VQ2的集电极，三极管VQ2的基极接三极管VQ4的集电极，场效应管VQ3的S端接信号地。

进一步地，所述控制电路还包括齐纳二极管VZ1、齐纳二极管VZ2和缓冲器芯片N2；

所述齐纳二极管VZ1的正极接高压电容C23的一端，齐纳二极管VZ1的负极接三极管VQ2的发射极、齐纳二极管VZ2的正极；

所述三极管VQ2的基极耦接齐纳二极管VZ1的负极，齐纳二极管VZ2的负极耦接信号地，缓冲器芯片N2的输出端耦接三极管VQ4的基极，缓冲器芯片N2的输入端用于耦接发射脉冲信号EMIT。

进一步地，所述控制电路还包括电容C21、电阻R24；

所述电阻R24耦接在三极管VQ2的集电极与信号地之间。

进一步地，所述阻抗匹配电路包括二极管V2、电感L2；

所述二极管V2的负极接高压电容C23的另一端，二极管V2的正极经电感L2耦接超声波探头P0。

进一步地，所述阻抗匹配电路还包括电阻R25、电阻R27；

所述电阻R25耦接在二极管V2的负极与信号地之间；电阻R27耦接在超声波探头P0与信号地之间。