[發(fā)明專(zhuān)利]功率放大電路及應(yīng)用功率放大電路的超聲波測(cè)厚裝置在審
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201310662020.0 | 申請(qǐng)日: | 2013-12-09 |
| 公開(kāi)(公告)號(hào): | CN103633951A | 公開(kāi)(公告)日: | 2014-03-12 |
| 發(fā)明(設(shè)計(jì))人: | 梁巍;倪文軍;姜云軒;陳亮 | 申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人: | 電子科技大學(xué) |
| 主分類(lèi)號(hào): | H03F3/20 | 分類(lèi)號(hào): | H03F3/20;G01B17/02 |
| 代理公司: | 四川力久律師事務(wù)所 51221 | 代理人: | 林輝輪;王蕓 |
| 地址: | 611731 四川省成*** | 國(guó)省代碼: | 四川;51 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關(guān)鍵詞: | 功率 放大 電路 應(yīng)用 超聲波 裝置 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及一種超聲波測(cè)厚裝置,及應(yīng)用于該超聲波測(cè)厚裝置中的功率放大電路。
背景技術(shù)
超聲波共振測(cè)厚技術(shù),是指利用超聲連續(xù)波在被測(cè)工件底面形成的全反射波與入射波相互疊加,當(dāng)被測(cè)工件厚度為超聲波波長(zhǎng)的1/2或其整數(shù)倍時(shí),被測(cè)工件內(nèi)會(huì)形成駐波,產(chǎn)生共振,進(jìn)而根據(jù)超聲波的頻率測(cè)算出工件厚度。被測(cè)工件的厚度與超聲波的頻率相關(guān),被測(cè)工件的厚度越小,需要的超聲波的頻率越高。目前的超聲波測(cè)厚裝置能夠測(cè)量的工件厚度有限,對(duì)于厚度較小(例如小于1mm)的工件則很難測(cè)量其厚度,原因在于超聲波激勵(lì)裝置不能產(chǎn)生高頻率的激勵(lì)信號(hào),進(jìn)而導(dǎo)致超聲波換能器不能發(fā)出高頻率的超聲波。FPGA可編程器件可靠性高,易于編程,作為信號(hào)發(fā)生器可產(chǎn)生高頻率的激勵(lì)信號(hào),應(yīng)用于超聲波測(cè)厚裝置中,可使得超聲波換能器發(fā)出高頻率的超聲波。但是FPGA產(chǎn)生的激勵(lì)信號(hào)功率低,不足以驅(qū)動(dòng)超聲波換能器發(fā)出超聲波,因此需要功率放大電路對(duì)FPGA產(chǎn)生的激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行功率放大。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的目前的超聲波測(cè)厚裝置無(wú)法對(duì)厚度較小的工件進(jìn)行厚度測(cè)量的不足,提供一種超聲波測(cè)厚裝置,同時(shí)提供一種應(yīng)用于該超聲波測(cè)厚裝置的功率放大電路。
為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的,本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案:
一種功率放大電路,包括輸入變壓器,所述輸入變壓器的輸出端連接靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)定電路,所述靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)定電路連接兩個(gè)MOS管,靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)定電路為所述兩個(gè)MOS管設(shè)定靜態(tài)工作電壓,兩個(gè)MOS管連接電源電路,所述電源電路連接輸出變壓器的輸入端。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例,所述兩個(gè)MOS管均為N型MOS管,兩個(gè)MOS管組成AB類(lèi)功率放大器。進(jìn)一步的,所述兩個(gè)MOS管的放大倍數(shù)為20dB。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例,所述輸入變壓器的變比為2:1;所述輸出變壓器的變比為1:2。優(yōu)選的,所述輸入變壓器與靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)定電路之間設(shè)有濾波電路。進(jìn)一步優(yōu)選的,所述電源電路與輸出變壓器之間設(shè)有隔離電路。
上述功率放大電路中,所述輸入變壓器將待放大的輸入信號(hào)分為兩路信號(hào),兩路信號(hào)分別通過(guò)兩個(gè)MOS管進(jìn)行線(xiàn)性功率放大,放大后的兩路信號(hào)通過(guò)輸出變壓器耦合為一路信號(hào)輸出。
本發(fā)明還提供了一種應(yīng)用上述功率放大電路的超聲波測(cè)厚裝置,包括包括FPGA,所述FPGA連接上述功率放大電路,所述功率放大電路連接超聲波發(fā)射換能器,超聲波接收換能器連接AD轉(zhuǎn)換電路,所述AD轉(zhuǎn)換電路連接FPGA;被測(cè)工件置于超聲波發(fā)射換能器與超聲波接收換能器之間。
優(yōu)選的,所述超聲波發(fā)射換能器和超聲波接收換能器均為壓電式超聲波換能器。
上述超聲波測(cè)厚裝置中,F(xiàn)PGA產(chǎn)生激勵(lì)信號(hào),激勵(lì)信號(hào)經(jīng)過(guò)功率放大電路進(jìn)行功率線(xiàn)性放大后輸出至超聲波發(fā)射換能器,驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)射換能器發(fā)射超聲波,超聲波在被測(cè)工件內(nèi)共振后,超聲波接收換能器在被測(cè)工件的另一側(cè)接收特征信號(hào),并輸出至AD轉(zhuǎn)換電路,AD轉(zhuǎn)換電路將該特征信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào),然后輸出至FPGA,F(xiàn)PGA根據(jù)產(chǎn)生共振時(shí)的超聲波頻率測(cè)算出被測(cè)工件的厚度。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明超聲波測(cè)厚裝置,采用FPGA作為信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生高頻率的激勵(lì)信號(hào),同時(shí)采用功率放大電路對(duì)FPGA產(chǎn)生的小功率激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行功率放大,以驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)射換能器發(fā)射出高頻率(28MHz)的超聲波,使得超聲波測(cè)厚裝置能夠精確測(cè)量厚度為0.02-1.00mm的被測(cè)工件的厚度,且越薄測(cè)量絕對(duì)誤差越小,解決了目前超聲波測(cè)厚裝置的測(cè)量厚度受限的問(wèn)題。此外,F(xiàn)PGA集成度高,采用FPGA作為信號(hào)發(fā)生器能夠減小超聲波測(cè)厚裝置的結(jié)構(gòu)尺寸。
本發(fā)明提供的功率放大電路,采用兩個(gè)MOS管組成AB類(lèi)功率放大器,輸入變壓器將待放大的輸入信號(hào)分為兩路信號(hào),分別通過(guò)兩個(gè)MOS管進(jìn)行線(xiàn)性功率放大,放大后的兩路信號(hào)又通過(guò)輸出變壓器耦合為一路信號(hào)輸出。本發(fā)明功率放大電路能夠?qū)θ我庑」β市盘?hào)進(jìn)行放大。本發(fā)明功率放大電路與FPGA結(jié)合組成超聲波激勵(lì)信號(hào)發(fā)生裝置,可產(chǎn)生高頻率、大功率的激勵(lì)信號(hào),使得超聲波換能器發(fā)射出高頻率的超聲波。
附圖說(shuō)明:
圖1為實(shí)施例中功率放大電路示意圖。
圖2為實(shí)施例中超聲波測(cè)厚裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為實(shí)施例中測(cè)量0.02mm厚度薄片的共振檢測(cè)結(jié)果。
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