低壓電源驅動的超聲波發射接收電路由低壓驅動的超聲波發射電路和低噪聲接收電路構成。所述低噪聲接收電路由隔離電路、電壓跟隨電路、帶通濾波以及程控放大電路組成。超聲波發射電路利用低壓直流電源產生高壓激發脈沖，不僅可以提高檢測靈敏度，增加檢測有效范圍，提高檢測信號的抗干擾能力，同時可以使得發射電路的體積減小，成本降低，利于超聲波檢測系統的小型化；接收電路采用高阻抗運放LF257和超低噪聲可變增益集成運放AD604,引入簡單而有效的二階帶通濾波電路，最終實現對超聲信號的低噪聲、高精度接收。
【技術實現步驟摘要】
低壓電源驅動的超聲波發射接收電路
本專利技術涉及一種超聲波發射接收電路，尤其是一種低壓電源驅動的超聲波發射接收電路。
技術介紹
超聲波的應用領域非常廣闊，比如軍事上的聲吶技術，工業上的無損探傷，測距，測厚，生物醫學上的診斷和手術，農業上的超聲育種、超聲培苗、超聲催產等。在超聲波應用領域中，超聲波發射電路是系統中的關鍵部件。隨著電子技術的發展和測量系統等在性能和精度方面的要求不斷提高，檢測儀器向高精成度、高靈敏度、低功耗及模塊化方向發展。其中超聲發射電路是影響其性能的關鍵技術。超聲發射電路的主要功能是用來生產不同形式的超聲波，以滿足實際需要。目前，超聲波發射電路設計方法眾多，其供電直流電壓一般較高，以產生幾十到幾百伏的超聲激發電信號。利用低的直流電壓產生高的電壓激發脈沖，不僅可以提高檢測靈敏度，增加檢測有效范圍，提高檢測信號的抗干擾能力，同時可以使得發射電路的體積減小，成本降低，便于儀器小型化。
技術實現思路
本專利技術設計了一種簡單實用的低壓電源驅動的超聲波發射接收電路。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是：超聲波發射接收電路由低壓驅動的超聲波發射電路和低噪聲接收電路構成。所述低壓驅動的超聲波發射電路利用儲能電感在瞬時放電過程中產生脈沖高電流的原理對超聲波換能器進行激勵。在電感式超聲波發射電路中，場效應管Q為開關元件，電感L儲能形成觸發脈沖，不需要提供直流高壓。當輸入到Q的脈沖為正時，Q導通，Q相當于一個小電阻，與電阻R1、電感L串聯，和低壓電源一起構成回路，L中的電流快速上升進行儲能。當輸入到Q的脈沖為負時，Q的柵極置低，Q迅速關斷，L、C1、R2組成諧振電路快速放電，在電阻R2上形成高壓觸發脈沖，可達到數百伏。D1、D2起單向開關作用。D3為穩流二極管，恢復速度快，常和儲能元件一起使用，防止電壓電流突變，提供通路，可使用在高頻場合。所述低噪聲接收電路由隔離電路、電壓跟隨電路、帶通濾波以及程控放大電路組成。所述隔離電路采用限流和限幅的方法，使用兩個反向串聯的穩壓二極管D4和D5，將輸入信號限制在±5V之間。所述電壓跟隨電路選擇LF257芯片進行電壓跟隨，在基本放大器中接入由電容或RC元件組成的補償電路，來消除自激振蕩。所述程控放大電路核心采用可變增益放大器AD604，其負責接收超聲信號的程控放大，兩個通道的電路是完全一樣的。所述帶通濾波電路是由電阻、電容組成的二階無源帶通濾波器。本專利技術的有益效果是：超聲波發射電路利用低壓直流電源產生高壓激發脈沖，不僅可以提高檢測靈敏度，增加檢測有效范圍，提高檢測信號的抗干擾能力，同時可以使得發射電路的體積減小，成本降低，利于超聲波檢測系統的小型化；接收電路采用高阻抗運放LF257和超低噪聲可變增益集成運放AD604,引入簡單而有效的二階帶通濾波電路，最終實現對超聲信號的低噪聲、高精度接收。附圖說明下面結合附圖對本專利技術進一步說明。圖1是電感式超聲波發射電路。圖2是隔離電路。圖3是LF257頻率補償電路。圖4是程控放大電路。圖5是二階帶通濾波電路。具體實施方式在圖1中，所述低壓驅動的超聲波發射電路利用儲能電感在瞬時放電過程中產生脈沖高電流的原理對超聲波換能器進行激勵。在電感式超聲波發射電路中,場效應管Q為開關元件，電感L儲能形成觸發脈沖，不需要提供直流高壓。當輸入到Q的脈沖為正時，Q導通，Q相當于一個小電阻，與電阻R1、電感L串聯，和低壓電源一起構成回路，L中的電流快速上升進行儲能。當輸入到Q的脈沖為負時，Q的柵極置低，Q迅速關斷，L、C1、R2組成諧振電路快速放電，在電阻R2上形成高壓觸發脈沖，可達到數百伏。D1、D2起單向開關作用。D3為穩流二極管，恢復速度快，常和儲能元件一起使用，防止電壓電流突變，提供通路，可使用在高頻場合。在圖2中，所述隔離電路采用限流和限幅的方法，使用兩個反向串聯的穩壓二極管D4和D5，將輸入信號限制在±5V之間。在圖3中，所述電壓跟隨電路選擇LF257芯片進行電壓跟隨，在基本放大器中接入由電容或RC元件組成的補償電路，來消除自激振蕩。外接RC元件滿足以下條件電容C2的最終確定應依據電容型號和實際電路而定。在圖4中，所述程控放大電路核心采用可變增益放大器AD604，其負責接收超聲信號的程控放大，兩個通道的電路是完全一樣的。Vin是經過電壓跟隨電路的超聲信號，送入AD604的PAⅡ腳，然后由AD604的預放大級做+20dB（RGN空接)的放大，從PAO1腳輸出，進入由R5、C7、C8和AD604差分衰減級的輸入電阻構成的二階帶通濾波器。濾波后的信號由AD604差分衰減級進行衰減，然后由最后一級做+34.4dB的固定增益放大，放大結果從OUT1引腳輸出,之后送A/D模塊進行A/D轉換。在圖5中，所述帶通濾波電路是由電阻、電容組成的二階無源帶通濾波器。本文檔來自技高網...
【技術保護點】
低壓電源驅動的超聲波發射接收電路由低壓驅動的超聲波發射電路和低噪聲接收電路構成。
【技術特征摘要】
1.低壓電源驅動的超聲波發射接收電路由低壓驅動的超聲波發射電路和低噪聲接收電路構成。2.根據權利要求1所述的低壓電源驅動的超聲波發射接收電路，其特征是超聲波發射電路利用儲能電感在瞬時放電過程中產生脈沖高電流的原理對超聲波換能器進行激勵。3.根據權利要求1所述的低壓電源驅動的超聲波發射接收電路，其特征是所述低噪聲接收電路由隔離電路、電壓跟隨電路、帶通濾波以及程控放大電路組成。4.根據權利要求1所述的低壓電源驅動的超聲波發射接收電路，其特征是所述隔離電路采用限流和限幅的方法，使用兩個反向串聯的穩壓二極管D4和...
【專利技術屬性】
技術研發人員：紀新輝，
申請(專利權)人：紀新輝，
類型：發明
國別省市：遼寧,21
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