[發明專利]一種基于ARM微控制器的多通道大功率脈沖聲發生器

在審

• 申請號: 202010989965.3
• 申請日: 2020-09-18
• 公開（公告）號: CN112114048A
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 王麗萍;王光明;司金艷;姚嘉;曾新宇;王灝;董建;王曉亮;劉二冰
• 申請（專利權）人: 北京市市政工程研究院
• 主分類號: G01N29/34
• 分類號: G01N29/34;G01N29/44;G05B19/042
• 代理公司: 北京中建聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 11004
• 代理人: 孫彥斌;晁璐松

本發明公開了一種基于ARM微控制器的多通道大功率脈沖聲發生器，包括：ARM型微處理器最小系統，ARM型微處理器最小系統包括PWM方波發生模塊，PWM方波發生模塊用于生成PWM方波信號；方波整形模塊，其輸入端與ARM型微處理器最小系統的輸出端相連接，方波整形模塊用于接收PWM方波信號，并通過方波整形電路對PWM方波信號進行處理；脈沖信號調理模塊，脈沖信號調理模塊的輸入端與方波整形模塊的輸出端相連接，脈沖信號調理模塊通過脈沖信號調理電路將消除尖刺后信號的調制成尖脈沖波；前置放大模塊，前置放大模塊的輸入端與脈沖信號調理模塊的輸出端相連接；功放模塊，功放模塊的輸入端與前置放大模塊的輸出端相連接；以及揚聲器，其與功放模塊的輸出端相連接。

技術領域

本發明涉及聲波處理技術領域，具體涉及一種基于ARM微控制器的多通道大功率脈沖聲發生器。

背景技術

當前我國已經開展了眾多的利用聲學特征的無損檢測技術，常規超聲檢測、非接觸超聲檢測（空氣耦合超聲檢測、激光超聲檢測、電磁超聲檢測）、敲擊法（聲沖擊法）、聲阻法等，基于超聲的無損檢測種類繁多、應用廣泛，但是可聽聲頻率范圍內的聲波檢測技術相對來說就比較少見，本文基于ARM的多通道大功率脈沖聲發射器所產生的是頻率為428Hz可聽聲的脈沖聲波。

基于ARM的多通道大功率脈沖聲發射器是用于管道無損檢測領域，既然是用于檢測，那就對聲的傳輸距離和聲壓級的有效性有一定要求。決定聲波傳輸距離和聲壓級有效性的是聲波頻率和聲波的發射功率，對這兩者有一定的指標要求。由于高頻聲波衰減快，比如超聲波測距技術目前最遠檢測距離在10米左右。而低頻聲波雖傳輸遠，對人體可能會有傷害，不適用于一般的民用檢測技術。那么最終我們選擇了人耳可聽聲做為檢測聲波，但是可聽聲因為發散性比較大，在空氣中的衰減比較大，又因為采用可聽聲做為檢測手段，可能會存在噪音污染等問題。

因此，本發明提出一種基于ARM微控制器的多通道大功率脈沖聲發生器，以解決現有技術的可聽聲傳輸距離、聲壓級有效性以及避免噪聲污染的問題。

公開于該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于ARM微控制器的多通道大功率脈沖聲發生器，其能夠現有技術的上述問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種基于ARM微控制器的多通道大功率脈沖聲發生器，包括：ARM型微處理器最小系統，ARM型微處理器最小系統包括PWM方波發生模塊，PWM方波發生模塊用于生成PWM方波信號；方波整形模塊，方波整形模塊的輸入端與ARM型微處理器最小系統的輸出端相連接，方波整形模塊用于接收PWM方波信號，并通過方波整形電路對PWM方波信號進行處理，以消除高頻諧波的尖刺；脈沖信號調理模塊，脈沖信號調理模塊的輸入端與方波整形模塊的輸出端相連接，脈沖信號調理模塊通過脈沖信號調理電路將消除尖刺后信號的調制成尖脈沖波；前置放大模塊，前置放大模塊的輸入端與脈沖信號調理模塊的輸出端相連接；功放模塊，功放模塊的輸入端與前置放大模塊的輸出端相連接，其中，前置放大模塊和功放模塊用于提升尖脈沖波的輸出波形的幅值；以及揚聲器，其與功放模塊的輸出端相連接，揚聲器由功放模塊輸出的信號推動發聲。

在一優選實施方式中，ARM型微處理器最小系統采用STM32F10ZET6芯片，ARM型微處理器最小系統包括電源電路、時鐘源電路、啟動電路、SWD調試接口電路以及復位電路，時鐘源電路、啟動電路、SWD調試接口電路以及復位電路分別與STM32F10ZET6芯片的相應接口連接，STM32F10ZET6芯片微控制器通過配置定時器時鐘分頻、定時周期，開啟定時器第一通道和第二通道的管腳重映射，分別通過第一通道的IO端口和第二通道的IO端口產生兩路頻率和占空比可調的PWM方波信號。

在一優選實施方式中，脈沖信號調理電路采用三階微分電路。