[发明专利]一种大功率高频激励源的阻抗匹配装置及其实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及大功率高频激励源技术领域，具体涉及一种大功率高频激励源的阻抗匹配装置及实现方法，能够实现电磁超声激励源的高性能输出，可应用于埋地钢质管道电磁超声内检测技术领域。

背景技术

目前，管道定期检验主要采用外检测的方式，但是外检测难以发现未融合、夹渣、气孔及裂纹等焊接缺陷和应力腐蚀微裂纹等微观缺陷，单纯依靠人工巡检和传统外检测方式并不能保证管道的安全运行，必须实施管道在线内检测。国内外在油气管线内检测方面做了大量的工作，提出了多种检测技术，其中部分技术已被应用并取得了良好的效果。这些技术包括：超声检测技术、漏磁检测技术、涡流检测技术、射线检测技术等。然而上述检测技术在实际应用中存在操作复杂性高、检测精度低、检测效率低等缺点，限制了其在管道内检测上的进一步推广和应用。埋地钢质管道电磁超声内检测技术相比其他内检测技术，具有非接触、无需任何耦合剂、不受检测条件限制、检测速度快、能产生各类波形等显著优点，在直接评估管线的缺陷类型、位置与安全等级等方面更具有独特优势。但电磁超声技术的特殊工作机制，其换能器的换能效率很低，加之管道复杂的内检测环境，管壁往往附着有石油、蜡等其它杂物，限制了换能器的换能效率，影响了检测的效果，而提高换能器的工作效率，需要通过改善大功率高频激励源和高灵敏度检测探头阵列两种途径加以解决。在激励源研发方面，相关的技术难题尚未得到突破，因此为了使其得到高性能输出，且能够激励换能器的能量高效转化，需要提出一种能够实现其高性能输出的阻抗匹配网络及其参数计算方法。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种能够实现其高性能输出的阻抗匹配装置及其实现方法。

本发明提供了一种大功率高频激励源的阻抗匹配装置，包括信号源、DE类射频功率放大器、阻抗匹配网络和电磁超声换能器；

所述DE类射频功率放大器的电路中，第一功率管S₁与第二功率管S₂串联，第一电容C₁及第二电容C₂分别并联在所述第一功率管S₁和所述第二功率管S₂上，在所述第一功率管和所述第二功率管中点处，连接由谐振电容C_t和谐振电感L_t构成的串联谐振输出电路，所述谐振电感L_t的另一端为补偿电感L_x、负载等效阻抗Z＝R与S₂的源极构成的回路，所述串联谐振输出电路的工作频率为f_o；

所述阻抗匹配网络分为串联型阻抗匹配网络或并联型阻抗匹配网络；

所述电磁超声换能器的等效阻抗为串联型等效阻抗Z_o＝R_o+jX_o或并联型等效阻抗

作为本发明进一步的改进，若所述电磁超声换能器的等效阻抗为串联型等效阻抗Z_o＝R_o+jX_o，所述阻抗匹配网络为：

等效负载阻抗Z与电抗X_a串联，再连接电抗X_b和阻抗Z_o；或，

等效负载阻抗Z与电抗X_b并联，再连接电抗X_a和阻抗Z_o。

作为本发明进一步的改进，若所述电磁超声换能器的等效阻抗为并联型等效阻抗所述阻抗匹配网络为：

等效负载阻抗Z与电抗X_a串联，再连接电抗X_b和阻抗Z_n；或，

等效负载阻抗Z与电抗X_b并联，再连接电抗X_a和阻抗Z_n。

作为本发明进一步的改进，串联谐振输出电路的工作频率满足：f₁＜f_o＜f₂；

其中，C_o＝C₁＝C₂，L＝L_t+L_x。

本发明还提供了一种大功率高频激励源的阻抗匹配装置的实现方法，包括以下步骤：