[發明專利]一種環鳴法聲速儀超聲波收發電路

在審

• 申請號: 201610456243.5
• 申請日: 2016-06-22
• 公開（公告）號: CN107525578A
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發明（設計）人: 許亞夫
• 申請（專利權）人: 許亞夫
• 主分類號: G01H5/00
• 分類號: G01H5/00;H04B11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發明涉及一種環鳴法聲速儀超聲波收發電路，適用于通信領域。

背景技術

超聲波是指頻率高于20KHz的機械波。為了以超聲波作為檢測手段，必須產生超生波和接收超聲波。完成這種功能的裝置就是超聲波傳感器，習慣上稱為超聲波換能器或超聲波探頭。超聲波傳感器有發送器和接收器，但一個超聲波傳感器也可具有發送和接收聲波的雙重作用。超聲波傳感器是利用壓電效應的原理將電能和超聲波相互轉化，即在發射超聲波的時候，將電能轉換，發射超聲波；而在收到回波的時候，則將超聲振動轉換成電信號。由于超聲波指向性強，能量消耗緩慢，在介質中傳播距離遠，因而超聲波可以用于距離的測量。利用超聲波檢測距離，設計比較方便，計算處理也較簡單，并且在測量精度方面也能達到要求。隨著現代化海洋資源的探索、開發，超聲波在海洋上的應用也隨之廣泛起來，軍事上的聲納技術、多普勒效應測海流、環鳴法聲速儀等都是應用的超聲波技術。其中，超聲波發射/接收電路是影響其性能的關鍵性技術。其性能直接影響流量計的測量精度。保證超聲設備穩定、高效的工作，很大程度上取決于超聲波發射/接收電路的工作狀態。

發明內容

本發明提供一種環鳴法聲速儀超聲波收發電路，電路結構緊湊，占用體積小，工作穩定，具有良好的抗干擾性和可靠性，測量較為準確，提高了工作效率。

本發明所采用的技術方案是：

環鳴法聲速儀超聲波收發電路由高壓直流產生電路、高壓窄帶脈沖電路、輸入保護/諧振電路、檢波/比較電路組成。

所述直流高壓電源部分由IMP803芯片產生，5V直流電壓作為輸入電壓，可以產生輸出將近100 V的直流高電壓。由IMP803芯片產生的直流高電壓穩定、可靠、耐用。IMP803為單電源驅動，其具有很低的電磁干擾，并且很容易控制。IMP803產生直流高壓電路只需要少數的外圍器件：1個快速恢復二極管，且耐壓要大于100V；1個電感，微小型560uH表貼電感(直流電阻小于14.5歐)。

所述高壓窄帶脈沖電路由N溝道絕緣柵場效應管Q、旁路電阻R1、能量儲存電容C、開關二極管D、電阻R2、R3組成。信號通過MOS管驅動電路對功率絕緣柵場效應管進行高速開關控制。

當輸入到Q的脈沖為低電平時，Q的柵極置低，Q關斷，高壓直流電壓通過旁路電阻R1，對能量儲存電容C經行充電。此時，C的左端為高電壓，右端經R2接地為OV，當輸入到Q的脈沖為高電平時，Q的柵極置高，Q導通，電容C通過R和D、R3經行放電，放電時間由放電回路中的放電常數決定。放電只是一瞬間，而且電容C兩端電壓不能突變，所以電容兩端的電壓出現跳變，C左端瞬間為OV，而右端瞬間為負高壓。電容C的放電只是一瞬間，所以電容、電阻不取太大的值，而且能量儲存電容C還必需是耐高壓的電容。產生的高壓窄帶脈沖向換能器放電，在換能器中產生超聲波。

所述輸入保護/諧振電路使用并聯限幅電路保護接收電路，電路由二極管D1、D2組成。高壓窄帶脈沖信號通過電容C1耦合到a點，二極管D1、D2的開關作用，使輸入到三極管Q1的高壓信號鉗位到±0.7 V；對于微變小信號，經電容C1耦合到a點，二極管D1、D2截止，微變小信號直接輸入到諧振電路中，諧振電路采用RCL并聯諧振電路。

所述檢波/比較電路由檢波二極管、比較器組成。檢波二極管的作用是利用其單向導電性將反射回波中的低頻信號提取出來。而比較電路的作用是將檢波二極管提取的低頻信號轉化成可用的脈沖信號，然后輸送到CPLD中。

本發明的有益效果是：電路結構緊湊，占用體積小，工作穩定，具有良好的抗干擾性和可靠性，測量較為準確，提高了工作效率。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

圖1是本發明的高壓直流產生電路。

圖2是本發明的電容瞬間放電電路。

圖3是本發明的輸入保護/諧振電路。

圖4是本發明的檢波/比較電路。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。

如圖1，直流高壓電源部分由IMP803芯片產生，5V直流電壓作為輸入電壓，可以產生輸出將近100 V的直流高電壓。由IMP803芯片產生的直流高電壓穩定、可靠、耐用。IMP803為單電源驅動，其具有很低的電磁干擾，并且很容易控制。IMP803產生直流高壓電路只需要少數的外圍器件：1個快速恢復二極管，且耐壓要大于100V；1個電感，微小型560uH表貼電感(直流電阻小于14.5歐)。