【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及電子電路，特別涉及基于無源無線的超聲換能器的激勵控制系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、現(xiàn)有重大裝備、重大設(shè)施等，在服役或庫存期間，其關(guān)鍵部件易發(fā)生疲勞、損傷、失效等，及時掌握關(guān)鍵部件的結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)是防止重大事故的有效保障。但諸多裝備，例如鉆探設(shè)備旋轉(zhuǎn)部件、庫存武器（彈體）關(guān)鍵承載部件、航空發(fā)動機、風(fēng)力發(fā)電機變槳軸承、異形結(jié)構(gòu)件等，在裝配完成之后，面臨著傳感器安裝空間受限、無法裝配供能及傳感數(shù)據(jù)導(dǎo)線等困局，因此，可以使用無線超聲波換能器來解決上述問題。
2、因此，如果使用無源無線超聲換能器，在傳統(tǒng)超聲換能器的激勵方式，即直接將接周期的激勵信號加載到超聲波換能器上，由于電磁波信號能量低，會導(dǎo)致?lián)Q能器激發(fā)的能量弱，使得無源無線超聲換能器的激發(fā)功率過低。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于提供基于無源無線的超聲換能器的激勵控制系統(tǒng)，基于pnp三極管的脈沖激勵電路，將低能的電磁信號儲存起來，通過瞬間放電的方式，產(chǎn)生出瞬時脈沖激勵信號，從而能夠提高瞬時激發(fā)功率，達到增大超聲波激發(fā)功率的目的。
2、本專利技術(shù)解決其技術(shù)問題，采用的技術(shù)方案是：
3、基于無源無線的超聲換能器的激勵控制系統(tǒng)，包括：
4、第一發(fā)射電路，用于接收高頻激勵信號并經(jīng)功率放大后產(chǎn)生高頻電磁波信號，并輸入至基于pnp三極管的脈沖激勵電路；
5、基于pnp三極管的脈沖激勵電路，用于將接收的高頻電磁波信號整流并儲能，并產(chǎn)生瞬時脈沖激勵信號，并輸入至無源無線超聲換能器；
6、第二發(fā)射電路，用于接收高頻載波信號并經(jīng)功率放大后發(fā)送至無源無線超聲換能器端，并用于向接收電路發(fā)送解調(diào)參考信號；
7、無源無線超聲換能器端，用于根據(jù)接收的瞬時脈沖激勵信號，激發(fā)出頻率與諧振頻率相同的低頻超聲波信號，并用于在接收到高頻載波信號后，將低頻超聲波信號與高頻載波信號進行混頻調(diào)制，得到高頻調(diào)制信號，并將其發(fā)送至接收電路；
8、接收電路，用于接收高頻調(diào)制信號和解調(diào)參考信號，并將高頻調(diào)制信號經(jīng)濾波放大后與解調(diào)參考信號進行混頻解調(diào)，得到低頻超聲傳感信號，低頻超聲傳感信號經(jīng)濾波放大后用于被信號采集器采集。
9、進一步的是，所述基于pnp三極管的脈沖激勵電路包括第一整流器、第二整流器、第一儲能器、第二儲能器和pnp三極管；
10、所述第一整流器的輸入端和第二整流器的輸入端均連接高頻電磁波信號，第一整流器的輸出端連接第一儲能器的輸入端，第二整流器的輸出端連接第二儲能器的輸入端，第一儲能器的輸出端連接pnp三極管的發(fā)射極，第二儲能器的輸出端連接pnp三極管的基極，pnp三極管的集電極連接無源無線超聲換能器的輸入端；
11、所述第一儲能器的電容容值低于第二儲能器的電容容值。
12、進一步的是，所述高頻電磁波信號為交流信號，經(jīng)過第一整流器和第二整流器的整流后，分別向第一儲能器和第二儲能器輸入相同的直流充電電流；
13、在相同的直流充電電流的作用下，第二儲能器的電壓上升速率低于第一儲能器的電壓上升速率，使得在第一儲能器充滿電之前，第二儲能器還未充滿電，此時不會觸發(fā)pnp三極管的導(dǎo)通，在第二儲能器充滿電之后，pnp三極管導(dǎo)通，此時，第一儲能器儲存的電能施加到無源無線超聲換能器上，即產(chǎn)生用于施加在無源無線超聲換能器的脈沖激勵信號。
14、進一步的是，所述第一發(fā)射電路包括第一功率放大器、第一旋轉(zhuǎn)天線和第一貼片天線；
15、所述第一功率放大器的輸入端用于接入高頻激勵信號，輸出端用于輸出經(jīng)功率放大后的高頻激勵信號，并輸入至第一旋轉(zhuǎn)天線的輸入端，第一旋轉(zhuǎn)天線的輸出端用于向第一貼片天線發(fā)射高頻電磁波信號，第一貼片天線接收到高頻電磁波信號后，輸入至基于pnp三極管的脈沖激勵電路。
16、進一步的是，所述第二發(fā)射電路包括第二功率放大器、第二旋轉(zhuǎn)天線和第二貼片天線；
17、所述第二功率放大器的輸入端用于接入高頻載波信號，輸出端用于輸出經(jīng)功率放大后的高頻載波信號，并輸入至第二旋轉(zhuǎn)天線的輸入端，第二旋轉(zhuǎn)天線的輸出端用于向第二貼片天線發(fā)射經(jīng)功率放大后的高頻載波信號，第二貼片天線接收到高頻載波信號后，將其發(fā)送至無源無線超聲換能器端；
18、所述第二發(fā)射電路將未輸入至第二功率放大器的高頻載波信號作為解調(diào)參考信號，并發(fā)送至接收電路。
19、進一步的是，所述無源無線超聲換能器端包括無源無線超聲換能器和第一混頻器；
20、所述無源無線超聲換能器，用于接收低頻超聲波信號和高頻載波信號，并發(fā)送至第一混頻器的輸入端；
21、所述第一混頻器，用于將將低頻超聲波信號與高頻載波信號進行混頻調(diào)制，得到高頻調(diào)制信號，并通過輸出端將其發(fā)送至接收電路。
22、進一步的是，所述無源無線超聲換能器為等離子噴涂的壓電超聲薄膜，所述壓電超聲薄膜作為傳感層，并通過過渡層與被測元件耦合。
23、進一步的是，所述接收電路包括第二混頻器、第一濾波放大器、第二濾波放大器、第三旋轉(zhuǎn)天線和第三貼片天線；
24、所述第三貼片天線，用于接收高頻調(diào)制信號，并發(fā)送至第三旋轉(zhuǎn)天線，第三旋轉(zhuǎn)天線用于將接收到的高頻調(diào)制信號發(fā)送至第一濾波放大器的輸入端，經(jīng)過第一濾波放大器的濾波放大后通過其輸出端將濾波放大后的高頻調(diào)制信號發(fā)送至第二混頻器的輸入端；
25、所述第二混頻器的輸入端用于接收經(jīng)濾波放大后的高頻調(diào)制信號和解調(diào)參考信號，經(jīng)過混頻解調(diào)后得到低頻超聲傳感信號，并通過其輸出端向第二濾波放大器的輸入端輸入低頻超聲傳感信號，低頻超聲傳感器信號經(jīng)過第二濾波放大器濾波放大后通過其輸出端輸入至信號采集器的輸入端。
26、進一步的是，所述第一旋轉(zhuǎn)天線、第二旋轉(zhuǎn)天線和第三旋轉(zhuǎn)天線均連接有步進電機，能夠根據(jù)各自接收信號的強度自動調(diào)整對應(yīng)旋轉(zhuǎn)天線的方向和角度。
27、進一步的是，所述根據(jù)各自接收信號的強度自動調(diào)整對應(yīng)旋轉(zhuǎn)天線的方向和角度，是指：
28、在旋轉(zhuǎn)天線旋轉(zhuǎn)對焦過程中，旋轉(zhuǎn)天線不斷地旋轉(zhuǎn)，同時監(jiān)測接收到的信號強度，當(dāng)信號強度達到最大值時，旋轉(zhuǎn)天線自動停止旋轉(zhuǎn)，并記錄當(dāng)前的方向和角度。
29、本專利技術(shù)的有益效果是：首先，通過第一發(fā)射電路接收高頻激勵信號并經(jīng)功率放大后產(chǎn)生高頻電磁波信號，并輸入至基于pnp三極管的脈沖激勵電路；然后，通過基于pnp三極管的脈沖激勵電路將接收的高頻電磁波信號整流并儲能，并產(chǎn)生瞬時脈沖激勵信號，并輸入至無源無線超聲換能器，由于能夠?qū)⒌湍艿碾姶判盘杻Υ嫫饋?，并通過瞬間放電的方式，因此，可以提高瞬時激發(fā)功率，達到增大超聲波激發(fā)功率的目的；然后，通過第二發(fā)射電路，接收高頻載波信號并經(jīng)功率放大后輸入至無源無線超聲換能器，可以為無源無線超聲換能器的傳感信號提供一個高頻載波信號，同時，第二發(fā)射電路還可以向接收電路發(fā)送解調(diào)參考信號，用于解調(diào)。
30、然后，通過無源無線超聲換能器端，根據(jù)接收的瞬時脈沖激勵信號，激發(fā)出頻率與諧振頻率相同的低頻超聲波信號，在接收本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.基于無源無線的超聲換能器的激勵控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無源無線的超聲換能器的激勵控制系統(tǒng)，其特征在于，所述基于PNP三極管的脈沖激勵電路包括第一整流器、第二整流器、第一儲能器、第二儲能器和PNP三極管；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于無源無線的超聲換能器的激勵控制系統(tǒng)，其特征在于，所述高頻電磁波信號為交流信號，經(jīng)過第一整流器和第二整流器的整流后，分別向第一儲能器和第二儲能器輸入相同的直流充電電流；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無源無線的超聲換能器的激勵控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第一發(fā)射電路包括第一功率放大器、第一旋轉(zhuǎn)天線和第一貼片天線；
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于無源無線的超聲換能器的激勵控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第二發(fā)射電路包括第二功率放大器、第二旋轉(zhuǎn)天線和第二貼片天線；
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于無源無線的超聲換能器的激勵控制系統(tǒng)，其特征在于，所述無源無線超聲換能器端包括無源無線超聲換能器和第一混頻器；
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于無源無線的超聲換能器的激勵控制系統(tǒng)
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于無源無線的超聲換能器的激勵控制系統(tǒng)，其特征在于，所述接收電路包括第二混頻器、第一濾波放大器、第二濾波放大器、第三旋轉(zhuǎn)天線和第三貼片天線；
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于無源無線的超聲換能器的激勵控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第一旋轉(zhuǎn)天線、第二旋轉(zhuǎn)天線和第三旋轉(zhuǎn)天線均連接有步進電機，能夠根據(jù)各自接收信號的強度自動調(diào)整對應(yīng)旋轉(zhuǎn)天線的方向和角度。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于無源無線的超聲換能器的激勵控制系統(tǒng)，其特征在于，所述根據(jù)各自接收信號的強度自動調(diào)整對應(yīng)旋轉(zhuǎn)天線的方向和角度，是指：
...【技術(shù)特征摘要】
1.基于無源無線的超聲換能器的激勵控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無源無線的超聲換能器的激勵控制系統(tǒng)，其特征在于，所述基于pnp三極管的脈沖激勵電路包括第一整流器、第二整流器、第一儲能器、第二儲能器和pnp三極管；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于無源無線的超聲換能器的激勵控制系統(tǒng)，其特征在于，所述高頻電磁波信號為交流信號，經(jīng)過第一整流器和第二整流器的整流后，分別向第一儲能器和第二儲能器輸入相同的直流充電電流；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無源無線的超聲換能器的激勵控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第一發(fā)射電路包括第一功率放大器、第一旋轉(zhuǎn)天線和第一貼片天線；
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于無源無線的超聲換能器的激勵控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第二發(fā)射電路包括第二功率放大器、第二旋轉(zhuǎn)天線和第二貼片天線；
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于無源無線的超聲換能器的...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：甘芳吉，孟程磊，王思宇，鐘濤，
申請(專利權(quán))人：四川大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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