低壓電源的超聲波發(fā)射電路設計

超聲波的應用領(lǐng)域非常廣闊，比如軍事上的聲納技術(shù)，工業(yè)上的無(wú)損探傷、測距、測厚，生物醫學(xué)上的診斷和手術(shù)，農業(yè)上的超聲育種、超聲培苗、超聲催產(chǎn)等。

　　在超聲波應用領(lǐng)域中，超聲波發(fā)射電路是系統中的關(guān)鍵部件。隨著(zhù)電子技術(shù)的發(fā)展和測量系統等在性能和精度方面的要求不斷提高，檢測儀器向高集成度、高靈敏度、低功耗及模塊化方向發(fā)展。其中，超聲發(fā)射電路是影響其性能的關(guān)鍵技術(shù)。超聲發(fā)射電路的主要功能是用來(lái)產(chǎn)生不同形式的超聲波，以滿(mǎn)足實(shí)際需要。目前，超聲波發(fā)射電路設計方法眾多，其供電直流電壓一般較高，以產(chǎn)生幾十到幾百伏的超聲脈沖激發(fā)電信號。利用低的直流電壓產(chǎn)生高的電壓激發(fā)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(shí)可以使得發(fā)射電路的體積減小，成本降低，便于儀器小型化。

　　本文通過(guò)對現有超聲波檢測發(fā)射電路的研究的基礎上，設計了一種簡(jiǎn)單、可靠、實(shí)用的發(fā)射電路。該電路以5V低壓電源供電，RLC串聯(lián)諧振產(chǎn)生高壓脈沖信號，滿(mǎn)足電路便攜和安全性要求，改善了檢測裝置的靈敏度和抗干擾能力，取得了良好的效果。

2、超聲波檢測發(fā)射電路基本結構

　　檢測電路的基本結構如圖1所示，主要由控制信號、隔離環(huán)節、驅動(dòng)電路、RLC電路和直流高壓等部分組成?？刂菩盘枌?shí)現脈沖超聲波發(fā)射控制的功能。隔離電路用來(lái)防止發(fā)射電路可能對其它電路造成電磁干擾，防止其它電路被燒壞。脈沖信號通過(guò)功率絕緣柵場(chǎng)效應管的高速關(guān)斷來(lái)產(chǎn)生，驅動(dòng)功率絕緣柵場(chǎng)效應管相當于驅動(dòng)帶容性負載的網(wǎng)絡(luò )，在高頻工作時(shí)電子開(kāi)關(guān)的電氣特性對系統的性能有很大影響，絕緣柵場(chǎng)效應管電容的充、放電造成的損耗十分顯著(zhù)，為提高脈沖幅值需增強絕緣柵場(chǎng)效應管的開(kāi)關(guān)特性，需要合理的驅動(dòng)電路，常用的場(chǎng)效應管驅動(dòng)電路有CMOS緩沖器并聯(lián)驅動(dòng)、場(chǎng)效應管對管驅動(dòng)和雙極性三極管功率驅動(dòng)3種形式[1]。RLC電路通過(guò)諧振產(chǎn)生高頻信號，通過(guò)匹配網(wǎng)絡(luò )來(lái)調諧使電路工作在換能器的諧振頻率。直流高壓電源由直流逆變器或其它電源模塊來(lái)實(shí)現。

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