[發明專利]一種雙通道高頻超聲探頭用發射接收電路

在審

• 申請號: 201410848824.4
• 申請日: 2014-12-29
• 公開（公告）號: CN104501751A
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發明（設計）人: 景敏卿;李猛;劉恒
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01B17/02
• 分類號: G01B17/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司61200
• 代理人: 陸萬壽

技術領域

本發明屬于超聲無損檢測領域，主要用于界面間彈膜厚度檢測，涉及一種高頻聚焦超聲探頭(20-60MHz)激勵用超聲發射及回波接收電路，具體涉及一種用于超聲高精密無損檢測的雙通道高頻超聲探頭(脈沖寬度可調、重復頻率可調)用發射接收電路。

背景技術

具有相對運動界面間的潤滑狀態的好壞很大程度上決定了機器的運行性能好壞及使用壽命的長短。通過檢測界面間彈性潤滑膜的厚度大小，可以直接反應出界面的實際潤滑狀態。利用超聲的無損測量特性可以方便的測量實際工況下的彈膜厚度。

超聲測量膜厚方法主要包括脈沖反射法、共振法及等效剛度法。其中，等效剛度法利用超聲在界面處的回波反射率計算膜厚，主要用于10微米以下的潤滑膜厚檢測。超聲頻率越高，可測膜厚越小，如50MHz超聲頻率可測量0.02-1.3um的彈膜厚度。同時，超聲探頭頻率越高，探頭的聚焦直徑越小，測量結果的空間分辨率及準確性越高。

另外，對于高速運轉部件來說，尤其是滾動軸承中滾子與滾道的實際接觸區域極小，要在探頭經過接觸區域的時間內得到足夠多的有效測量點，需要極高的超聲脈沖重復頻率。因此，要測量這種高速下的極小區域內的極薄彈流潤滑膜厚度，需要采用高頻超聲進行高重復頻率測量。因此需要高頻超聲探頭及相應的超聲發射驅動及回波接收系統。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供了一種雙通道高頻超聲探頭用發射接收電路，從而實現界面剛度或彈膜厚度檢測。

為達到上述目的，本發明采用如下的技術方案予以實現：

一種雙通道高頻超聲探頭用發射接收電路，包括功能及時序控制電路、高壓脈沖驅動電路及超聲回波接收放大電路；其中，

所述功能及時序控制電路產生驅動電路所需的時序控制信號，并通過串口與上位機進行通訊，控制脈沖寬度、重復頻率和觸發方式，實現參數的在線智能調整；

所述時序控制信號作用于所述高壓脈沖驅動電路產生高壓高頻脈沖，所述高壓高頻脈沖用于驅動高頻超聲探頭；

所述超聲回波接收放大電路用于隔離、接收、濾波和放大超聲回波信號。

本發明進一步的改進在于，所述功能及時序控制電路通過參數控制超聲脈寬、重復頻率和觸發方式。

本發明進一步的改進在于，所述功能及時序控制電路通過四路時序信號控制高壓脈沖驅動電路，其中兩路產生波形，兩路抑制信號振蕩。

本發明進一步的改進在于，所述高壓脈沖驅動電路由電平位移電路和MOSFET電路組成，通過驅動信號控制MOSFET電路的開通、關斷，對正負高壓直流電源進行斬波，從而輸出高壓高頻脈沖信號。

本發明進一步的改進在于，所述電平位移電路使用芯片為EL7158。

本發明進一步的改進在于，所述MOSFET電路使用芯片為TC6320。

本發明進一步的改進在于，所述超聲回波接收放大電路包括回波接收電路和回波信號放大電路，通過四個高速二極管橋路進行隔離、檢波和限幅，然后對回波信號進行濾波放大。

本發明進一步的改進在于，所述回波信號放大電路使用芯片為AD8331。

與現有技術相比，本發明的有益效果在于：

本發明通過控制電路和高壓脈沖驅動電路可驅動中心頻率為20至60MHz的超聲探頭，并且超聲脈沖重復頻率可調節范圍為0-100KHz。超聲探頭觸發方式也包括外觸發、內觸發以及上位機編程觸發等多種方式。通過超聲回波電路可實現對超聲探頭回波的隔離、濾波和放大，放大倍數可調(-4.5dB至55.5dB)。

使用本發明的超聲發射接收電路，可對20MHz至50MHz的高頻超聲探頭進行驅動控制并接收放大回波信號，進而可用于界面間接觸剛度及彈性潤滑膜厚度的無損高速測量，特別是滾動軸承1um以下潤滑膜的測量。

附圖說明

圖1高頻超聲發射接收電路系統框圖；

圖2單通道超聲激勵四路控制信號波形圖；

圖3單通道高壓超聲驅動電路示意圖，

圖4單通道超聲接收放大電路示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明做進一步的詳細說明。

本發明一種雙通道高頻超聲探頭用發射接收電路，包括功能及時序控制電路、高壓脈沖驅動電路及超聲回波接收放大電路三部分。