[发明专利]一种超声波换能器的数字信号调制与驱动电路及其工作方法

权利要求书

1.一种超声波换能器的数字信号调制与驱动电路，其特征在于，所述电路包括数字信号调制器、模拟适配电路以及可编程功率驱动控制电路；

所述数字信号调制器包括：在微处理器U1内部设置的数字信号调制器DSM，其用于对超声波换能器的数字驱动信号的调制；反相器A1提供一路与DSM输出信号相位互补的信号，两路所述信号相互配合驱动下述模拟适配电路中所述推挽电路的两臂交替导通和关断；

所述模拟适配电路包括微处理器U1、变压器T1、第一电子开关SW1、第二电子开关SW2、第一整流器件D1、第二整流器件D2、第一输入保护电阻R1、第二输入保护电阻R2和谐振激励回路。

2.根据权利要求1所述的一种超声波换能器的数字信号调制与驱动电路，其特征在于，所述谐振激励回路包括：阻尼电阻R3、谐振电容C1、保护电阻R4以及换能器Td。

3.根据权利要求1所述的一种超声波换能器的数字信号调制与驱动电路，其特征在于，所述可编程功率驱动控制电路包括微处理器U1、可编程电流沉G1和电压源V1。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种超声波换能器的数字信号调制与驱动电路的工作方法：

所述微处理器U1根据检测到的信号幅度和信噪比变化，通过可编程电流沉G1调节变压器T1原边线圈回路中允许通过的最大激励电流，实现激励信号功率的自动控制。

5.根据权利要求4所述的一种超声波换能器的数字信号调制与驱动电路的工作方法，其特征在于，随时间变化的激励电流i(t)在变压器T1的原边线圈上产生感应电动势v_p(t):

在公式(1)中t为时间变量，L_p为变压器T1原边线圈的自感系数，激励电流i(t)的幅值由可编程电流沉G1限定，通过变压器T1原副线圈间的耦合互感，原边线圈中的感应电动势v_p(t)在副边线圈中产生感应交变电动势v_s(t)，对于理想变压器存在：

在公式(2)中为副原线圈的匝数比；感应交变电动势v_s(t)通过谐振回路激励换能器Td产生超声波信号，并发射出去，实现控制输出信号功率的目的。

6.根据权利要求5所述的一种超声波换能器的数字信号调制与驱动电路的工作方法，其特征在于，所述电压源V1为可编程电压源。