[發明專利]一種帶關斷控制的聲波激勵信號放大器

有效

• 申請號: 201310337126.3
• 申請日: 2013-08-05
• 公開（公告）號: CN103368507A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 成向陽;陳雪蓮;譚寶海;郝憲鋒
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: H03F1/42
• 分類號: H03F1/42;H03F1/02
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司 11228
• 代理人: 張瑾

技術領域

本發明屬于作業、運輸分類中的一般機械振動的發生或傳遞領域，具體地，涉及一種聲波激勵信號放大電路，尤其涉及一種帶關斷控制的聲波激勵信號放大器。

背景技術

目前常用的聲波高壓大功率激勵手段是采用脈沖變壓器方式，但脈沖變壓器方式輸出信號頻率頻帶很窄，只能在小范圍內調節，而且這種方式不能產生特殊形態的波形。同一變壓器不能連續在不同頻率下對換能器進行高壓激勵，激勵頻率變化比較大的情況下，采用脈沖激勵方式時，只能更換激勵變壓器。而且采用變壓器激勵方式時，激勵幅度調節也很麻煩，激勵幅度也受變壓器參數的影響，同一變壓器，不能大范圍調節。激勵聲波換能器經常需要使用一段單一頻率的正弦波或特殊形態的高壓大功率激勵信號，但高壓脈沖變壓器方式無法產生這些形態的信號，不能滿足聲波激勵的特殊需求。盡管常規的任意波形信號發生器能產生各種類型的激勵信號，但輸出最大幅度一般不超過20伏，不能滿足換能器需要大功率高電壓的激勵需求。

由于聲波換能器自身特性的原因，會在有效激勵信號結束以后，還產生一段振蕩信號，附加在激勵信號的尾部，引起換能器的激勵延時，造成接收信號的時域混疊，影響換能器工作效率，若能去掉激勵信號的拖尾振蕩，則能提高換能器的激勵性能。由于繼電器的響應速度最快也是ms級，無法達到快速關斷激勵信號的要求。

發明內容

為解決現有技術中普通任意波形信號源輸出幅度比較小和聲波換能器自身特性引起的激勵信號拖尾震蕩，本發明的目的是提供一種帶關斷控制的聲波激勵信號放大器，該放大器可以把十幾伏的信號輸出放大為幾百伏的高壓聲波激勵信號，而且可以有效抑制由于聲波換能器自身特性引起的激勵信號拖尾震蕩。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種帶關斷控制的聲波激勵信號放大器，包括輸入控制單元、高壓放大單元、快速關斷單元、信號檢測單元、主控單元和鍵盤，其特征在于：輸入信號與輸入控制單元和信號檢測單元相連，輸入控制單元的輸出與高壓放大單元相連，高壓放大單元的輸出與快速關斷單元相連，主控單元與輸入控制單元、快速關斷單元、信號檢測單元和鍵盤相連；主控單元根據鍵盤的輸入，設置信號檢測單元信號檢測門檻電平、輸出輸入控制單元的輸出和快速關斷單元的控制脈沖；高壓放大單元把輸入控制單元的輸入放大以后送到快速關斷單元；信號檢測單元利用主控單元設置的檢測門檻電平與輸入信號進行比較，當檢測到高于門檻電平的信號后，產出延時關斷觸發信號送到控制主控單元；快速關斷單元利用主控單元的關斷控制脈沖信號實現高壓放大單元輸出信號的關斷與導通，來實現激勵信號拖尾的抑制。

優選地，輸入控制單元，包括一個高速低阻模擬開關，在主控單元5的控制下，為高壓放大單元選擇不同的輸入信號。高速低阻模擬開關U1的兩個輸入分別接輸入信號和接地，導通時，輸入被接入高壓放大單元，關斷時，高壓放大單元的輸入接地。

優選地，高壓放大單元，包括一個300V寬頻帶運放、第一高壓高頻大功率三極管和第二高壓高頻大功率三極管、第一超快速高壓二極管和第二超快速高壓二極管、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第六電阻；寬頻帶運放的輸入接輸入控制單元，寬頻帶運放的輸出經第一超快速高壓二極管和第二超快速高壓二極管后接第一高壓高頻大功率三極管和第二高壓高頻大功率三極管的基極，第一高壓高頻大功率三極管和第二高壓高頻大功率三極管的發射極經限流第五電阻和第六電阻連接到一起后把輸出高壓信號送到快速關斷單元。

優選地，快速關斷單元，包括由光耦隔離驅動芯片、耐壓500V的N溝道金屬氧化物半導體場效應管Q3、耐壓500V的P溝道金屬氧化物半導體場效應管Q4、第一耐壓500V的二極管D3和第二耐壓500V的二極管D4;光耦隔離驅動芯片U3和U4的輸入接自主控單元5，U3的輸出接Q3的柵極，U4的輸出接Q4的柵極，高壓放大單元2的輸出分別經二極管D3和D4接Q3和Q4的漏極，高壓放大單元2的輸出與快速關斷電3的輸出相連。

優選地，信號檢測單元，包括一個數模轉換器和一個比較器；數模轉換器的控制和數據信號來自主控單元，比較器的正向輸入和反向輸入接輸入信號和的輸出；主控單元設置數模轉換器U5的輸出作為比較器U6的檢測門檻電平，U6檢測到高于門檻電平的信號后，產出延時關斷觸發信號，送到控制主控單元5。