CN102836811A - 压电陶瓷换能器的激发方法及激发电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种压电陶瓷换能器的激发方法及激发电路，该压电陶瓷换能器的激发电路包括升压电路；升压电路是两路，两路升压电路并联。本发明提供了一种在谐振频率比较高的小直径晶体激发时能够得到常规20kHz声波、同时可减弱激发余波对声波基线的干扰使得到的声波基线更平直的压电陶瓷换能器的激发方法及激发电路。
Description
技术领域
本发明属于电学领域，涉及一种受迫激发方法及电路，尤其涉及一种压电陶瓷换能器的激发方法及激发电路。
背景技术
压电陶瓷换能器的激发脉宽不同，可以激发出不同频率的声波信号。常规声波测井仪所用的压电陶瓷换能器为管状结构，不同直径的仪器所用的换能器直径不同。管状压电陶瓷换能器的主谐振点一般遵循一个规律：直径越大，主谐振点频率越小；直径越小，主谐振点频率越大，而常规声波测井仪器所用的声波频率为20kHz左右。大直径仪器所用的大直径的换能器的主谐振点为20kHz左右，用常规单脉冲激发即可得到20kHz左右的声波。而小直径仪器所用的换能器的主谐振频率达到了30kHz到45kHz左右。用单脉冲激发这种小直径换能器，所得到的声波频率与要求的20kHz往往相差较大。
常规单脉冲激发情况下，激发脉冲结束后，升压变压器原边续流电路工作，能消耗掉激发脉冲结束后的余波激发的部分能量，但这种余波激发还是比较明显。一方面，激发脉冲后的余波振荡能串扰到声波接收电路，造成声波基线的不平直；另一方面，余波振荡可以激发换能器产生声波，造成在规定的接收时间内接收到的声波没有结束，该周期的声波影响到下一周期的声波，特别对于仪器周期较短的声波接收有明显地影响。
发明内容
为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种在谐振频率比较高的小直径晶体激发时能够得到常规20kHz声波、同时可减弱激发余波对声波基线的干扰使得到的声波基线更平直的压电陶瓷换能器的激发方法及激发电路。
本发明的解决方案是：本发明提供了一种压电陶瓷换能器的激发方法，其特殊之处在于：所述压电陶瓷换能器的激发方法包括以下步骤：
1）输入第一低压脉冲以及第二低压脉冲；
2）将第一低压脉冲以及第二低压脉冲分别升压至第一高压触发脉冲以及第二高压触发脉冲；
3）由第一高压触发脉冲和第二高压触发脉冲交替作用于压电陶瓷晶体上并产生交替脉冲信号。
上述第一高压触发脉冲的脉冲宽度和第二高压触发脉冲的脉冲宽度是相同的。
上述第一高压触发脉冲的脉冲宽度和第二高压触发脉冲的脉冲宽度均是25us。
一种基于压电陶瓷换能器的激发方法的激发电路，其特殊之处在于：所述压电陶瓷换能器的激发电路包括升压电路；所述升压电路是两路，所述两路升压电路并联。
上述升压电路包括低压脉冲输入端、偏置电阻、mos管、限流电阻、二极管、变压器以及高压触发脉冲输出端；所述变压器包括变压器原边以及变压器副边；所述mos管包括源极、漏极以及栅极；所述低压脉冲输入端分别与偏置电阻和mos管的栅极相连；所述mos管的源极与偏置电阻并联后接地；所述mos管的漏极分别通过限流电阻和二极管接入变压器原边；所述高压触发脉冲输出端与变压器副边相连。
上述变压器原边是带有中心抽头。
上述变压器原边的匝数比是1∶1；所述变压器原边与变压器副边的匝数比是1∶16。
本发明的优点是：
本发明提供了一种压电陶瓷换能器的激发方法及激发电路，该方法区别于常规的激发方式，提供了两组脉冲序列，对压电陶瓷晶体交替激发，激发电路输出的激发正相端分别接到变压器原边的异名端，这样施加到压电陶瓷晶体上的将是交替的正负脉冲。各激发脉冲宽度相同，设定为25us，即可得到频率为20kHz左右的声波，本发明解决了传统技术中谐振频率比较高的小直径晶体激发时不能得到常规20kHz声波、同时减弱了激发余波对声波基线的干扰使得到的声波基线更平直等技术问题。
附图说明
图1是基于本发明所提供激发方法所产生的激发脉冲序列；
图2是本发明所提供的激发电路的电路原理示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种压电陶瓷换能器的激发方法，该方法包括以下步骤：
1）输入第一低压脉冲以及第二低压脉冲；
2）将第一低压脉冲以及第二低压脉冲分别升压至第一高压触发脉冲以及第二高压触发脉冲；
3）由第一高压触发脉冲和第二高压触发脉冲交替作用于压电陶瓷晶体上并产生交替脉冲信号；
第一高压触发脉冲的脉冲宽度和第二高压触发脉冲的脉冲宽度是相同的，均是25us。参见图1，本发明提供两组脉冲序列，对压电陶瓷晶体交替进行激发，各激发脉冲宽度相同，设定为25us，即可得到频率为20kHz左右的声波。
基于上述思想，本发明还提供了一种压电陶瓷换能器的激发电路，参见图2，该激发电路包括升压电路；升压电路是两路，两路升压电路并联。
参见图2，本发明所采用的升压电路包括低压脉冲输入端、偏置电阻（R1或R3）、mos管（Q1或Q3）、限流电阻（R5或R6）、二极管（D1或D3）、变压器以及高压触发脉冲输出端；变压器包括变压器原边以及变压器副边；mos管（Q1或Q3）包括源极、漏极以及栅极；低压脉冲输入端分别与偏置电阻（R1或R3）和mos管的栅极相连；mos管的源极与偏置电阻（R1或R3）并联后接地；mos管的漏极分别通过限流电阻（R5或R6）和二极管（D1或D3）接入变压器原边；高压触发脉冲输出端与变压器副边相连。
激发晶体所用升压变压器原边设计要求为：变压器原边是带有中心抽头；变压器原边的匝数比是1∶1；变压器原边与变压器副边的匝数比是1∶16。所以要比常规激发方式多一套激发电路，采用本发明所提供的电路，即采用两组激发脉冲分别输入到两套激发电路中，激发电路输出的激发正相端分别接到变压器原边的异名端，这样施加到压电陶瓷晶体上的将是交替的正负脉冲。
Claims (7)
1.一种压电陶瓷换能器的激发方法，其特征在于：所述压电陶瓷换能器的激发方法包括以下步骤：
1）输入第一低压脉冲以及第二低压脉冲；
2）将第一低压脉冲以及第二低压脉冲分别升压至第一高压触发脉冲以及第二高压触发脉冲；
3）由第一高压触发脉冲和第二高压触发脉冲交替作用于压电陶瓷晶体上并产生交替脉冲信号。
2.根据权利要求1所述的压电陶瓷换能器的激发方法，其特征在于：所述第一高压触发脉冲的脉冲宽度和第二高压触发脉冲的脉冲宽度是相同的。
3.根据权利要求2所述的压电陶瓷换能器的激发方法，其特征在于：所述第一高压触发脉冲的脉冲宽度和第二高压触发脉冲的脉冲宽度均是25us。
4.一种基于权利要求1-3任一权利要求所述的压电陶瓷换能器的激发方法的激发电路，其特征在于：所述压电陶瓷换能器的激发电路包括升压电路；所述升压电路是两路，所述两路升压电路并联。
5.根据权利要求4所述的压电陶瓷换能器的激发电路，其特征在于：所述升压电路包括低压脉冲输入端、偏置电阻、mos管、限流电阻、二极管、变压器以及高压触发脉冲输出端；所述变压器包括变压器原边以及变压器副边；所述mos管包括源极、漏极以及栅极；所述低压脉冲输入端分别与偏置电阻和mos管的栅极相连；所述mos管的源极与偏置电阻并联后接地；所述mos管的漏极分别通过限流电阻和二极管接入变压器原边；所述高压触发脉冲输出端与变压器副边相连。
6.根据权利要求4或5所述的压电陶瓷换能器的激发电路，其特征在于：所述变压器原边是带有中心抽头。
7.根据权利要求6所述的压电陶瓷换能器的激发电路，其特征在于：所述变压器原边的匝数比是1∶1；所述变压器原边与变压器副边的匝数比是1∶16。
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2012
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