[发明专利]一种超声换能器激发系统在审

专利信息
申请号: 201811526368.6 申请日: 2018-12-13
公开(公告)号: CN109444273A 公开(公告)日: 2019-03-08
发明(设计)人: 陈雪中;卢明辉;陈光远;颜学俊;王永永;钱登林;杨俊鸿;冯元会;徐晓东;陈延峰 申请(专利权)人: 江苏华尔威科技集团有限公司;南京光声超构材料研究院有限公司;南京珀勒科技有限公司
主分类号: G01N29/34 分类号: G01N29/34
代理公司: 苏州拓云知识产权代理事务所(普通合伙) 32344 代理人: 赵艾亮
地址: 211600 江苏省*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 超声换能器 功率放大模块 交流模拟信号 激发系统 阻抗匹配模块 调理模块 正弦波 数字正弦波信号 放大处理 后级电路 激发效率 激励信号 输出阻抗 系统应用 超声波 激励源 阻抗 匹配 放大 驱动 输出 转换 激发
【说明书】:

发明公开了一种超声换能器激发系统,本发明包括DAC信号调理模块、功率放大模块、阻抗匹配模块和超声换能器;所述DAC信号调理模块,用以将0至3.0V数字正弦波信号转换成正负变化的交流模拟信号,并对交流模拟信号幅值进行放大处理;所述功率放大模块,用以将交流模拟信号电压和电流进行放大,提高功率,驱动后级电路;所述阻抗匹配模块,用以将功率放大模块输出阻抗与超声换能器阻抗进行匹配,进而激发超声换能器产生超声波;本发明的超声换能器激发系统激励源采用正弦波,输出激励信号为差分正弦波,提高激发效率的同时给系统应用带来极大地灵活性。

技术领域

本发明属于超声测量技术领域,特别是一种超声换能器激发系统。

背景技术

超声波具有方向性好、穿透能力强、声能集中等特点,在测距、测速等测量技术领域有广泛应用。在超声激发系统中,常见激励源有脉冲信号、正弦波信号、线性调频信号、幅值调制的正弦波信号,激励源不同影响回波信号的幅值和稳定性。目前大多数超声激发系统都采用脉冲信号作为激励信号,根据实验研究,在相同激励源个数和电压幅值的情况下,其回波幅值和稳定性均不如正弦波信号。

超声信号传播过程中,尤其在气体中,能量衰减比较快,若是激发系统效率低,对超声换能器激发稳定性不佳,则会影响回波信号的信噪比,对相关实际应用精度的降低会有较大程度影响。且现有超声换能器激发系统多为单端信号输出,超声换能器负电极做接地处理,这也会降低超声换能器被激发的效率。

本发明针对以上问题,提供一种超声换能器激发系统,以解决现有的超声无损检测系统采用谐波分量较多的方波,且超声换能器一端接地,只有一端接收周期变化的激励信号,导致效率不高,回波信号信噪比不高的问题。

发明内容

为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种超声换能器激发系统,包括超声换能器,其特征在于,还包括DAC信号调理模块、功率放大模块、阻抗匹配模块;其中,

所述超声换能器,用以响应激励,形成谐振,发出超声波;

所述DAC信号调理模块,用以跟随DAC输出的正弦信号,将正弦信号转换成正负变化的交流信号,并对幅值进行放大;

所述功率放大模块,用以将DAC信号调理模块输出的信号电压幅值和电流幅值同时放大,提高功率,驱动后级电路;

所述阻抗匹配模块,用以将功率放大模块输出阻抗与超声换能器阻抗进行匹配,进而以最高效率激发超声换能器产生超声波。

进一步,作为优选,所述DAC信号调理模块包括跟随缓冲级和反向放大级;其中,

所述跟随缓冲级的同向端+INA接收数模转换器输出的正弦信号,所述跟随缓冲级的反向端-INA与其输出端OUTA直连;

所述反向放大级包括串联的第一电阻R1、第二电阻R2、第三分压电阻R3、第四分压电阻R4;所述第一电阻R1、第二电阻R2串联,所述第一电阻R1、第二电阻R2之间连线的中间节点连接所述跟随缓冲级的反向输入端-INB;所述第三分压电阻R3、第四分压电阻R4的阻值相同;

所述第一电阻R1另一端与所述跟随缓冲级输出端OUTA连接;所述第二电阻R2另一端与反向放大级输出端OUTB连接;所述第三分压电阻R3、第四分压电阻R4串联,且所述第三分压电阻R3、第四分压电阻R4之间连线的中间节点连接所述跟随缓冲级的同向端+INB,第三分压电阻R3的另一端连接+3V参考电压,第四分压电阻R4的另一端接地。

进一步,作为优选,所述DAC信号调理模块采用双电源供电,所述DAC信号调理模块调理的正弦波信号为0至3.0V的数字正弦波信号。

进一步,作为优选,所述功率放大模块包括功率运算放大器U1和功率运算放大器U2;所述功率放大器U1同向输入端+IN通过第一电容C1与反向放大级输出端OUTB连接。

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