[發(fā)明專利]低頻電磁超聲導(dǎo)波接收信號(hào)的放大方法和裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610113732.0
• 申請(qǐng)日: 2016-02-29
• 公開（公告）號(hào): CN105572232B
• 公開（公告）日: 2019-08-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭陽;周進(jìn)節(jié)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國特種設(shè)備檢測(cè)研究院;周進(jìn)節(jié)
• 主分類號(hào): G01N29/36
• 分類號(hào): G01N29/36
• 代理公司: 北京康信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 韓建偉;張永明

本發(fā)明公開了一種低頻電磁超聲導(dǎo)波接收信號(hào)的放大方法和裝置。該裝置包括保護(hù)電路、多級(jí)放大電路和多個(gè)鉗位電路，其中：保護(hù)電路，用于限制初始目標(biāo)信號(hào)中初始高壓信號(hào)的幅值，輸出第一目標(biāo)信號(hào)；多級(jí)放大電路，用于對(duì)檢測(cè)到的第一目標(biāo)信號(hào)進(jìn)行放大，其中，多級(jí)放大電路包括至少三級(jí)放大電路，且多級(jí)放大電路中每級(jí)放大電路依次串聯(lián)，放大之后的第一目標(biāo)信號(hào)用于檢測(cè)被測(cè)材料的損傷程度；多個(gè)鉗位電路中每個(gè)鉗位電路用于對(duì)并聯(lián)的放大電路輸出的高壓信號(hào)進(jìn)行限幅，其中，多級(jí)放大電路中每級(jí)放大電路均并聯(lián)一個(gè)鉗位電路。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中無法準(zhǔn)確檢測(cè)低頻電磁超聲導(dǎo)波接收信號(hào)的技術(shù)問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無損檢測(cè)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種低頻電磁超聲導(dǎo)波接收信號(hào)的放大方法和裝置。

背景技術(shù)

近年來，通過低頻超聲導(dǎo)波技術(shù)可實(shí)現(xiàn)航空用鋁鎂合金板、石油和化工用金屬管道和特種設(shè)備用壓力容器金屬底板等導(dǎo)電或?qū)Т蓬惤Y(jié)構(gòu)的長距離和大范圍檢測(cè)。相對(duì)于傳統(tǒng)的壓電換能器而言，采用電磁超聲換能器作為低頻導(dǎo)波檢測(cè)時(shí)的換能裝置時(shí)，具有非接觸式、不需要耦合劑、重復(fù)性好和便于定量測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)。但采用電磁超聲換能器進(jìn)行導(dǎo)波散射信號(hào)接收時(shí)，由于其能量轉(zhuǎn)換機(jī)理的限制，導(dǎo)致接收信號(hào)非常微弱，只有μV級(jí)，因此，電磁超聲導(dǎo)波接收信號(hào)特別容易淹沒在檢測(cè)儀器所產(chǎn)生的噪聲里。

現(xiàn)有技術(shù)主要是針對(duì)電磁超聲測(cè)厚時(shí)的回波信號(hào)進(jìn)行接收放大及檢波獲取。該現(xiàn)有技術(shù)將電磁超聲換能器檢測(cè)到的信號(hào)經(jīng)高壓箝制電路限幅后，送入兩級(jí)差分放大器系統(tǒng)進(jìn)行信號(hào)的放大，放大后的信號(hào)通過跟隨器送入檢波器及相關(guān)濾波系統(tǒng)，通過檢波濾波來拾取檢測(cè)信號(hào)。由于在檢測(cè)時(shí)低頻電磁超聲導(dǎo)波傳播距離遠(yuǎn)大于遠(yuǎn)超聲傳播距離，導(dǎo)致導(dǎo)波散射信號(hào)幅值更小，需要接收信號(hào)放大系統(tǒng)的放大倍數(shù)更大，這同時(shí)也要求該接收系統(tǒng)具有更高的信噪比。通過現(xiàn)有技術(shù)中接收放大器系統(tǒng)將接收到的信號(hào)進(jìn)行兩級(jí)放大，由于目前器件增益帶寬積的限制，難以實(shí)現(xiàn)低頻導(dǎo)波散射信號(hào)的有效放大。更重要的是，隨著接收系統(tǒng)放大倍數(shù)的增加，對(duì)于電磁超聲換能器感知的高壓射頻交叉感應(yīng)信號(hào)同時(shí)也會(huì)進(jìn)行放大，使得放大電路處于飽和狀態(tài)難以快速恢復(fù)，不能對(duì)后續(xù)電磁超聲導(dǎo)波接收信號(hào)進(jìn)行有效放大。

目前，尚無關(guān)于低頻電磁超聲導(dǎo)波接收信號(hào)放大系統(tǒng)的報(bào)道，而能用于超聲測(cè)厚儀器的放大電路難以滿足該低頻電磁超聲導(dǎo)波接收信號(hào)放大的要求。主要因?yàn)椋旱皖l電磁超聲導(dǎo)波接收信號(hào)頻率遠(yuǎn)低于超聲接收信號(hào)頻率，這對(duì)于接收電路的設(shè)計(jì)提出了新的要求，目前尚無針對(duì)該頻段的電磁超聲導(dǎo)波接收信號(hào)放大系統(tǒng)的報(bào)道；由于超聲導(dǎo)波檢測(cè)距離遠(yuǎn)，電磁超聲導(dǎo)波接收信號(hào)應(yīng)比電磁超聲接收信號(hào)放大裝置的增益大很多，目前的兩級(jí)放大系統(tǒng)及跟隨器均采用差分方式來抑制傳感器引入的共模噪聲，對(duì)于需要更大放大倍數(shù)的低頻電磁超聲導(dǎo)波接收信號(hào)系統(tǒng)而言，這種方式會(huì)導(dǎo)致需要的放大器的數(shù)量增加一倍，從而會(huì)引入更多的隨機(jī)噪聲，使得微弱接收信號(hào)淹沒在器件引起的隨機(jī)噪聲中；現(xiàn)有的只用二極管限制輸入信號(hào)幅值的方式，不適用于電磁超聲導(dǎo)波接收信號(hào)放大裝置，主要因?yàn)榻?jīng)多級(jí)電路放大后的被限幅的高壓射頻交叉感應(yīng)信號(hào)依然會(huì)對(duì)后續(xù)電路有較大沖擊，導(dǎo)致電路難以快速恢復(fù)以放大有用信號(hào)。

針對(duì)上述的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種低頻電磁超聲導(dǎo)波接收信號(hào)的放大方法和裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中無法準(zhǔn)確檢測(cè)低頻電磁超聲導(dǎo)波接收信號(hào)的技術(shù)問題。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)方面，提供了一種低頻電磁超聲導(dǎo)波接收信號(hào)的放大裝置，包括：多級(jí)放大電路，用于對(duì)檢測(cè)到的第一目標(biāo)信號(hào)進(jìn)行放大，其中，所述多級(jí)放大電路包括至少三級(jí)放大電路，且所述多級(jí)放大電路中每級(jí)放大電路依次串聯(lián)，放大之后的所述第一目標(biāo)信號(hào)用于檢測(cè)被測(cè)材料的損傷程度；多個(gè)鉗位電路，所述多級(jí)放大電路中每級(jí)放大電路均并聯(lián)一個(gè)鉗位電路，所述多個(gè)鉗位電路中每個(gè)鉗位電路用于對(duì)并聯(lián)的放大電路輸出的高壓信號(hào)進(jìn)行限幅。

進(jìn)一步地，所述裝置還包括：保護(hù)電路，所述保護(hù)電路的輸入端接收初始目標(biāo)信號(hào)，所述保護(hù)電路的輸出端與所述多級(jí)放大電路的輸入端相連接，用于限制所述初始目標(biāo)信號(hào)中初始高壓信號(hào)的幅值，輸出所述第一目標(biāo)信號(hào)。