[发明专利]一种高精度超声波结冰探测驱动电路

说明书

本发明属于电子电路技术领域，一种高精度超声波结冰探测驱动电路，包括方波控制电路、超声波发射电路，超声波隔离电路、超声波放大电路、DSP、超声波换能器、AD转换芯片。由DSP直接发出的TTL电路通过方波控制电路放大后对发射电路进行激励，产生高压窄脉冲，该脉冲激励超声波换能器后产生的反馈信号经过隔离电路保护后由放大电路放大，由AD采集模块进行采集；对于开关场效应管CS830的反应速率为15ns以及1000V的耐压值及外围电路中FR107的20ns导通速率的选用极大地增加了产生的高压窄脉宽信号的幅值，以及大大减小了其脉宽。本发明产生的激励脉冲电压幅值可达到300V，脉宽可达到50ns。能大大提高超声波信号的穿透能力，探测能力及抗干扰能力。

技术领域

本发明属于电子电路技术领域，涉及一种高精度超声波结冰探测驱动电路。

背景技术

超声波由于其良好的穿透性和方向性，被广泛的应用于各种检测系统中，如超声波探伤、B超、超声波测距等。在现代飞行器技术中，飞机结冰问题一直是飞行安全的重要影响因素。随着飞行器技术的发展，新型的飞行器对速度和隐身性能都有了更高的需求，这些都对气动外形提出了更高的要求。相较于现在传统结冰探测传感器，超声波探测具有传播范围广，监测区域大，能量集中等特点，将这种技术用于飞机结冰具有十分广阔的研究背景。在结冰探测器保型安装方面，超声波结冰探测器原理上可隔着飞机蒙皮探测，可安装在飞机蒙皮以内，这一特性将会超过所有传统结冰探测传感器。而超声波驱动电路产生的高压窄脉冲信号的脉宽及幅值则将直接影响超声波结冰探测器的核心探测能力，所以研制一种高精度超声波结冰探测驱动电路很有必要。

发明内容

本发明的目的是：提供一种可以直接通过DSP控制的高精度超声波结冰探测驱动电路。

本发明的技术方案是：一种高精度超声波结冰探测驱动电路，其特征在于：包括方波控制电路、超声波发射电路，超声波隔离电路、超声波放大电路、DSP、超声波换能器、AD转换芯片。由DSP直接发出的TTL电路通过方波控制电路放大后对超声波发射电路进行激励，产生高压窄脉冲，该脉冲激励超声波换能器后产生的反馈信号经过超声波隔离电路保护后由超声波放大电路放大，由AD芯片采集模块进行采集；

所述方波控制电路包括反相器N0，电阻R1，电位计R2，电阻R3，高速光耦N1。由DSP发出的方波脉冲信号由反相器N0的6脚输入，反相器N0的输出端5脚依次串联电阻R3、电位计R2，电位计R2的另一端与高速光耦N1的输入端1脚连接。高速光耦N1的2脚、5脚与地相连，电阻R1的1脚与高速光耦7脚相连，电阻R1的2脚与高速光耦N1的8脚相连，高速光耦N1的8脚接VCC电压，电容C1的1脚接电阻R1的2脚，电容C1的2脚接地。

所述超声波发射电路包括DCDC模块N2，场效应管Q1，400K电阻R1，脉冲电容C1，开关二极管D1，开关二极管D2，电阻R2，换能器；脉冲波由场效应管Q1的1脚输入，28V输入正与DCDC模块N2的1脚相连，28V输入负与DCDC模块N2的10脚相连，DCDC模块N2的5脚与电阻R1的1脚相连，DCDC模块N2的4脚接地，电阻R1的2脚与场效应管Q1的2脚相连，场效应管Q1的3脚接地，脉冲电容C1的1脚与场效应管Q1的2脚相连，脉冲电容C1的2脚与开关二极管D2的正极相连，开关二极管D2的正极与开关二极管D1的负极相连，开关二极管D2的负极接地，开关二极管D1的正极接电阻R2的1脚，电阻R2的2脚接地，换能器的正极接电阻R2的1脚，换能器的负极接电阻R2的2脚。

超声波隔离电路电路包括电容C2，电阻R3，，快速二极管D3，快速二极管D4；换能器正极接电容C2的1脚，电容C2的2脚与电阻R3的1脚相连，电阻R3的2脚与快速二极管D3的正极以及快速二极管D4的负极相连，换能器的负极与快速二极管D3的负极、快速二极管D4的正极以及地相连。