CN103521422A - 一种多通道脉冲相控声波激励信号发生器 - Google Patents
一种多通道脉冲相控声波激励信号发生器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103521422A CN103521422A CN201310337500.XA CN201310337500A CN103521422A CN 103521422 A CN103521422 A CN 103521422A CN 201310337500 A CN201310337500 A CN 201310337500A CN 103521422 A CN103521422 A CN 103521422A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- charging
- storage capacitor
- voltage
- mosfet
- field effect
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
Abstract
本发明涉及一种多通道脉冲相控声波激励信号发生器。多通道脉冲相控声波激励信号发生器，包括主控单元、高压电源控制单元、模数转换电路和多组高压发射通道，多组高压发射通道结构完全相同；主控单元通过串口接收计算机命令，利用外触发或定时方式启动信号发生器工作，同时提供同步参考信号；高压电源控制单元、模数转换电路和高压发射通道的控制信号来自主控单元；高压电源控制单元为高压发射通道的电容充电提供能量；模数转换电路通过电阻分压方式采集组高压发射通道的充电电压。本发明不但实现了多路脉冲相控声波信号发生器输出电压的精确调节，而且发射延时和发射脉冲控制宽度也可精确调节，电路结构简单。
Description
技术领域
本发明属于作业、运输分类中的一般机械振动的发生或传递领域，具体地，涉及一种应用于测井声波激励的多通道脉冲相控声波信号发生器，尤其涉及一种输出激励信号幅度、发射延时和发射控制脉冲宽度都精确可调的多通道脉冲相控声波激励信号发生器。
背景技术
在相控声波技术中，通过选择相控线阵换能器阵元个数、激励顺序、激励间隔、激励强度和声源频率等参数，可以实现辐射声束偏转和声束主瓣角宽的控制，使辐射的声波具有指向性，不同的辐射声场强度，有助于增大探测深度、提高测量信号的信噪比，提高测量分辨率。
相控阵声波换能器通常由十几片或上百片，尽管一次只需要激励换能器阵中的一部分单元，但有些情况下也需要几十个通道同时激励。在脉冲信号发生器中，各个激励通道的激励信号的幅度、延时、脉冲宽度分别决定换能器阵元的激励强度、激励顺序和频率。
采用脉冲信号实现相控时,激励信号的幅度，是通过调节脉冲变压器的输入电压来实现的，由于通道多，直接调节高压电源的输出来实现激励强度的调节，电路将变得非常复杂和庞大，不容易实现。发明专利ZL200610098676.4提出了利用DSP控制储能电容充电时间来实现激励幅度的调节，电路变得简化易于实现，但该专利为了井下实现方便，充电电源使用了脉动直流，精度不高，而且电容容量不一致、漏电性能有很大不同，而且随时间老化程度不一致，造成容量、漏电流的变化也不同，很难精确调节。
由于相控激励信号发生器通道多，各个通道需要独立的发射延时和发射脉冲宽度，单独一个通道的控制时序虽然不复杂，但几十个通道的控制逻辑就非常复杂，DSP等处理器无法做到几十个通道精确同步控制，而CPLD等低密度逻辑器件是需要多片才行，电路设计复杂。
目前标准的声波脉冲激励信号发生器通道比较少、幅度不可变，发射时刻和发射脉冲宽度很难灵活调节，而且多数通道不相关，不能实现精确相控功能，需要采用大规模集成电路来简化系统设计。
发明内容
为了解决现有技术中多通道声波脉冲激励信号发生器输出电压幅度、发射延时和发射控制脉冲信号宽度很难精确调节的难题,本发明提供了一种多通道脉冲相控声波激励信号发生器，该信号发生器输出电压幅度、延时和幅度都可以精确调节。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种多通道脉冲相控声波激励信号发生器，包括主控单元、高压电源控制单元、模数转换电路和多组高压发射通道，多组高压发射通道结构完全相同；其特征在于：主控单元通过串口接收计算机命令，利用外触发或定时方式启动信号发生器工作，同时为数据采集系统提供采集同步参考信号；高压电源控制单元、模数转换电路和高压发射通道的控制信号来自主控单元；高压电源控制单元为高压发射通道的电容充电提供能量；模数转换电路通过电阻分压方式采集各组高压发射通道储能电容的充电电压；主控单元完成充电控制、充电时间修正、发射延时和发射控制脉冲信号宽度等的低压逻辑控制。主控单元通过高压电源控制单元控制高压发射通道储能电容的充电时间，充电时间决定高压发射通道储能电容的充电电压，高压发射通道储能电容的充电电压决定高压发射通道发射变压器输入电压，通过改变高压发射通道储能电容的充电时间来完成高压发射通道发射变压器输出信号的电压幅度调节，实现幅度相控；主控单元控制模数转换电路测量各个高压发射通道储能电容的充电电压值，分析对各个电容特效不一致造成的充电电压的误差，然后修正各个储能通道电容充电时间，来完成输出电压的精确控制，实现精确幅度相控；主控单元1通过调节各个通道发射延时和脉冲宽度，完成声波精确的时间相控。
优选地，主控单元，包括软核处理器，各个通道的充电时间控制模块、发射延时控制模块和发射脉冲宽度控制模块，及所有通道共用的放电控制模块、电源开关控制模块和模数转换控制。各个通道的充电时间控制模块、发射延时控制模块和发射脉冲宽度控制模块结构完全相同，计数时钟100MHz。
优选地，充电时间控制模块由32位计数器构成，控制储能电容的充电时间，所有充电时间控制模块串行级联，实现各个通道的高压电容依次充电。
优选地，发射延时控制模块由32位计数器构成，外触发或定时方式启动信号到来时，所有通道的发射延时控制模块同时开始计数，当计数到设定值时，触发对应通道的发射脉冲宽度控制模块工作，输出发射控制脉冲；
发射脉冲宽度控制模块由32位计数器构成，用来设置各个发射变压器的激励脉冲的宽度，可实现对声波换能器进行激励频率的调节；
电源开关控制模块由寄存器构成，控制高压电源的通断，在充电时打开，其它时间关闭；
放电控制模块由寄存器构成，控制所有通道的高压电容的放电，在充电前需要释放储能电容的残余电量，避免对电容充电电压造成累积误差；
模数转换控制模块由现场可编程门阵列内部资源编程实现，通过串行总线读取模数转换电路采集的储能电容的电压值。控制程序利用各通道储能电容的电压值，修正储能电容特性不一致造成的充电时间误差。
优选地，高压电源控制单元由P沟道金氧半场效晶体管(MOSFET)、光耦驱动和充电电阻构成，所有通道共用；主控单元输出的电源控制信号通过隔离驱动后，控制P沟道金氧半场效晶体管(MOSFET)的导通与关断。
优选地，模数转换电路3主要由4片八通道模数转换器组成，储能电容的电压经电阻分压后，接到模数转换器的输入，每个通道的输入对应一个通道的储能电容。主控单元1通过串行总线读取储能电容的电压值。
优选地，高压发射通道由驱动电路、充电控制金氧半场效晶体管(MOSFET)、放电控制金氧半场效晶体管(MOSFET)、发射控制金氧半场效晶体管(MOSFET)、续流高压二极管、发射变压器、储能电容和储能电容分压电阻构成；各个高压发射通道结构完全相同，分压电阻衰减储能电容的充电电压到模数转换器的输入，方便模数转换电路测量。
优选地，充电高压控制功能由驱动电路、充电控制金氧半场效晶体管(MOSFET)和储能电容完成，在主控单元的控制下，逐次驱动各个通道的充电控制金氧半场效晶体管(MOSFET)的导通；
声波发射功能由驱动电路、发射控制金氧半场效晶体管(MOSFET)、储能电容、续流高压二极管和发射变压器完成；主控单的发射控制信号被驱动电路驱动以后，控制发射金氧半场效晶体管(MOSFET)的导通，利用发射变压器把储能电容的能量加载到声波换能器上，控制脉冲的宽度以决定激励信号的频率，各个通道的激励延时不同，实现时间相控；
放电功能由驱动电路、充电控制金氧半场效晶体管(MOSFET)、放电控制金氧半场效晶体管(MOSFET)和储能电容完成，主控单元输出的放电和充电控制信号，驱动所有通道的放电控制金氧半场效晶体管(MOSFET)和充电控制金氧半场效晶体管(MOSFET)的导通，使所有储能电容进行放电；
驱动电路把高电平逻辑控制信号放大成大电流信号后，驱动控制金氧半场效晶体管(MOSFET)的快速导通与截止。
优选地，充电金氧半场效晶体管(MOSFET)控制储能电容低电压端与地导通与关断，只有对某通道高压电容进行充电、发射及放电时，该通道的充电金氧半场效晶体管(MOSFET)才导通，对其它通道充电、发射及放电时，该通道金氧半场效晶体管(MOSFET)截止；
放电金氧半场效晶体管(MOSFET)控制储能电容高电压端与地导通与关断，当储能电容充电时，放电金氧半场效晶体管(MOSFET)导通，其它时间该金氧半场效晶体管(MOSFET)截止；
发射金氧半场效晶体管(MOSFET)控制发射变压器激励声波换能器，发射金氧半场效晶体管(MOSFET)的导通时间决定发射声波信号的频率；
发射变压器在发射控制信号的控制下把储能电容的能量加载到声波换能器上，发射能量由储能电容的能量决定，发射电压由变压器的变比和储能电容的充电电压决定。
优选地，高压发射通道4共32组，高压直流电压采用400V稳压电源。
相对于现有技术，本发明的有益效果如下：不但实现了多路脉冲相控声波信号发生器输出电压的精确调节，而且发射延时和发射脉冲控制宽度也可精确调节，电路结构简单。
附图说明
图1是多通道脉冲相控声波激励信号发生器结构示意图。
图2是主控单元结构示意图。
图中：1、主控单元，2、高压电源控制单元，3、模数转换电路，4、高压发射通道。
具体实施方式
如图1所示，多通道脉冲相控声波激励信号发生器，包括主控单元1、高压电源控制单元2、模数转换电路3和多组高压发射通道4，高压发射通道4共32组，结构完全相同。
如图1、图2所示，主控单元1通过串口接收计算机命令，利用外触发或定时方式启动信号发生器工作，同时为数据采集系统提供采集同步参考信号；高压电源控制单元2、模数转换电路3和32组高压发射通道4的控制信号来自主控单元1；高压电源控制单元2为32组高压发射通道4的电容充电提供能量；模数转换电路3通过电阻分压方式采集32组高压发射通道4的充电电压。主控单元1完成充电控制、充电时间修正、发射延时和发射控制脉冲信号宽度等的低压逻辑控制。主控单元1通过高压电源控制单元2控制高压发射通道4储能电容的充电时间，充电时间决定发射变压器输入电压，来完成发射变压器输出信号的电压幅度调节，实现幅度相控。主控单元1控制模数转换电路3测量各个高压发射通道4储能电容的充电电压值，分析对各个电容特效不一致造成的充电电压的误差，然后修正各个储能通道电容充电时间，来完成输出电压的精确控制，实现精确幅度相控。主控单元1通过调节各个通道发射延时和脉冲宽度，完成声波精确的时间相控。
如图2所示，主控单元1，采用现场可编程门阵列FPGA编程实现，包括软核处理器，各个通道的充电时间控制模块、发射延时控制模块和发射脉冲宽度控制模块，及所有通道共用的放电控制模块、电源开关控制模块和模数转换控制。各个通道的充电时间控制模块、发射延时控制模块和发射脉冲宽度控制模块结构完全相同，共32组，计数时钟100MHz。
充电时间控制模块由32位计数器构成，控制各个高压发射通道4储能电容的充电时间，也就是激励电压的幅度，所有充电时间控制模块串行级联，实现各个通道的高压电容依次充电。
发射延时控制模块由32位计数器构成，用来设置各个通道相对于同步启动信号的延时，该功能用来实现多换能器的不同延时激励，完成声波精确时间相控。同步信号到来时，所有通道的发射延时控制模块同时开始计数，当计数到设定值时，触发对应通道的发射脉冲宽度控制模块工作，输出发射控制脉冲。
发射脉冲宽度控制模块由32位计数器构成，用来设置各个发射变压器的激励脉冲的宽度，可实现对换能器进行激励频率的调节。
电源开关控制模块由寄存器构成，控制高压电源的通断，在充电时打开，其它时间关闭。
放电控制模块由寄存器构成，控制所有通道的高压电容的放电，在充电前需要释放储能电容的残余电量，避免对电容充电电压造成累积误差。
模数转换控制模块由现场可编程门阵列FPGA内部资源编程实现，通过串行总线读取模数转换电路采集的储能电容的电压值。控制程序利用各通道储能电容的电压值，修正储能电容特性不一致造成的充电时间误差。
高压电源控制单元2由P沟道金氧半场效晶体管(MOSFET)Qs、光耦驱动Us和充电电阻R构成，所有通道共用。主控单元1输出的电源控制信号通过Us隔离驱动后，P沟道金氧半场效晶体管(MOSFET)Qs的导通与关断。充电时，P沟道金氧半场效晶体管(MOSFET)Qs导通，高压直流电压通过电阻R加到各路储能电容上；发射和放电时，P沟道金氧半场效晶体管(MOSFET)Qs截止，电源关断，避免直流电源对发射声波信号产生影响。由于P沟道金氧半场效晶体管(MOSFET)Qs耐压限制,高压直流电压采用400V稳压电源。
模数转换电路3主要由4片八通道模数转换器组成，高压发射通道4储能电容的电压经电阻分压后，接到模数转换器的输入，每个通道的输入对应一个通道的储能电容。主控单元1通过串行总线读取储能电容的电压值。
高压发射通道4由驱动电路(Un1、Un2)、充电控制金氧半场效晶体管(MOSFET)Qn2、放电控制金氧半场效晶体管(MOSFET)Qn1、发射控制金氧半场效晶体管(MOSFET)Qn3、续流高压二极管Dn1、发射变压器Tn1、储能电容Cn1和储能电容分压电阻(Rn1、Rn2)等构成。各个高压发射通道结构完全相同，分压电阻(Rn1、Rn2)衰减储能电容的充电电压到模数转换器的输入，方便模数转换电路测量。
充电高压控制功能由驱动电路Un1、充电控制金氧半场效晶体管(MOSFET)Qn2和储能电容Cn1完成，在主控单元1的控制下，逐次驱动各个通道的充电控制金氧半场效晶体管(MOSFET)的导通。通过控制充电时间在储能电容上获得不同的电压幅度，得到不同变压器的输入电压，实现各个通道不同的发射脉冲幅度调节。
声波发射功能由驱动电路Un1、发射控制金氧半场效晶体管(MOSFET)Qn3、储能电容Cn1、续流高压二极管Dn1和发射变压器Tn1完成。主控单元(1)的发射控制信号被驱动电路Un1驱动以后，控制发射金氧半场效晶体管(MOSFET)Qn3的导通，利用发射变压器Tn1把储能电容Cn1的能量加载到声波换能器上，控制脉冲的宽度以决定激励信号的频率，各个通道的激励延时不同，实现时间相控。
放电功能由驱动电路Un2、充电控制金氧半场效晶体管(MOSFET)Qn2、放电控制金氧半场效晶体管(MOSFET)Qn1和储能电容Cn1完成，主控单元1输出的放电和充电控制信号，驱动所有通道的放电控制金氧半场效晶体管(MOSFET)和充电控制金氧半场效晶体管(MOSFET)的导通，使所有储能电容进行放电。
驱动电路把高电平逻辑控制信号放大成大电流信号后，驱动控制金氧半场效晶体管(MOSFET)的快速导通与截止。
充电金氧半场效晶体管(MOSFET)控制储能电容低电压端与地导通与关断，只有对某通道高压电容进行充电、发射及放电时，该通道的充电金氧半场效晶体管(MOSFET)才导通，对其它通道充电、发射及放电时，该通道控制金氧半场效晶体管(MOSFET)截止。
放电金氧半场效晶体管(MOSFET)控制储能电容高电压端与地导通与关断，当储能电容充电时，放电金氧半场效晶体管(MOSFET)导通，其它时间该金氧半场效晶体管(MOSFET)截止。
发射金氧半场效晶体管(MOSFET)控制发射变压器激励声波换能器，发射金氧半场效晶体管(MOSFET)的导通时间决定发射声波信号的频率。
发射变压器在发射控制信号的控制下把储能电容的能量加载到声波换能器上，发射能量由储能电容的能量决定，发射电压由变压器的变比和储能电容的充电电压决定。
下面结合图1和图2详细说明通道1的充电、储能电容电压测量、发射和放电的工作原理：
1、充电：主控单元1电源开关控制模块输出高电平，送到高压电源控制单元2，经Us驱动，使电源控制金氧半场效晶体管(MOSFET)Qs导通，高压经充电电阻R加到电容C11的高压端，其它通道的储能电容也同时被加上电压，只是由于充电控制金氧半场效晶体管(MOSFET)没有导通所以还无法充电。电源控制金氧半场效晶体管(MOSFET)Qs导通以后，主控单元1通道1的充电时间控制模块输出设定宽度的充电控制脉冲，送到第一组高压发射通道4，经U11驱动后，Q12导通，电容C11开始充电，通道1的充电时间控制模块达到指定时间后，C11充到设定电压，Q12截至，电容C11停止充电。通道1充电完成以后，通道2开始充电，对应的充电控制金氧半场效晶体管(MOSFET)导通,过程与通道1相同。当所有通道都充电完成以后，主控单元1的电源开关控制模块输出低电平，Qs截止，高压电源被关断。充电过程中，放电和发射金氧半场效晶体管(MOSFET)都处于截止状态。Qs只有充电时导通。
2、测量：主控单元1电源控制模块输出低电平，Qs截止，高压电源关断，主控单元1通道1的充电时间控制模块输出高电平，Q12导通，C11低压端接地，C11的电压经电阻分压后，送到模数转换电路3的输入端，在主控单元1控制数据采集电路完成电压采集。其它通道电压采集过程相同。
3、发射：主控单元1的软核处理器控制所有充电时间控制模块使通道1的充电金氧半场效晶体管(MOSFET)Q12导通。随后软核处理器检测定时信号或外部触发信号，当达到发射条件以后，使通道1的发射延时控制模块开始工作，通道1的发射延时控制模块延时到指定时间，输出启动信号使通道1的发射脉冲宽度控制模块工作，输出设定宽度的发射控制脉冲，送到第一组高压发射通道4，经U11驱动以后，Q13导通，变压器T11初级构成回路，变压器T11次级产生高压脉冲，把储能电容C11的能量加载到发射换能器。其它通道相同。
4、放电：主控单元1的软核处理器控制通道1充电模块输出高电平，通道1充电金氧半场效晶体管(MOSFET)Q12导通。随后，软核处理器控制放电控制模块输出高电平，经U12驱动，Q11导通，C11开始放电，当完成设定放电时间，Q11截止。所有通道放电过程相同。
本发明的工作流程是：多通道脉冲相控声波激励信号发生器在控制软件的控制下完成各个通道激励工作。首先是系统刻度，控制软件把储能电容电压利用充电电阻阻值和电容容量值转换成充电时间，通过串口设置各个通道的充电时间，接通高压电源，依次启动各个通道的充电，等充电结束，断开高压电源，启动测量电路测量各个通道的储能电容的电压值，与标准设置电压对比，计算出各个通道的刻度系数。然后，系统控制软件利用刻度系数修正各个通道的充电时间，再通过串口设置各个通道的实际充电时间参数、延时参数和发射脉冲宽度参数。随后，接通高压直流电源，启动充电控制，根据各个通道的设定充电时间，主控单元1控制高压直流电源逐个对各个通道储能电容进行充电，完成上一个通道的充电设定时间以后，再充下一个通道的储能电容，直到充完所有通道，断开高压直流电源。随后，主控单元1利用定时信号或外触发信号，启动主控单元1的各个通道的发射延时控制模块，各个通道的发射延时控制模块同时启动，当每个通道的延时完成后，触发各自通道发射脉冲宽度控制模块，使其输出指定宽度的控制脉冲，经驱动电路放大，控制发射变压器产生激励脉冲，加载到声波换能器上，在所有通道激励换能器的过程中，电源控制和放电控制被禁止。最后，控制软件发出放电命令，主控单元1的放电控制模块通过驱动电路控制所有通道放电金氧半场效晶体管(MOSFET)和充电金氧半场效晶体管(MOSFET)导通，释放储能电容的残余电量。周而复始，即可形成对换能器按照不同顺序、不同时间间隔和不同强度的多个独立的激励信号。
Claims (10)
1.一种多通道脉冲相控声波激励信号发生器，包括主控单元、高压电源控制单元、模数转换电路和多组高压发射通道，多组高压发射通道结构完全相同；其特征在于：主控单元接收计算机命令，利用外触发或定时方式启动所述信号发生器工作，同时为数据采集系统提供采集同步参考信号；高压电源控制单元、模数转换电路和高压发射通道的控制信号来自主控单元；高压电源控制单元为高压发射通道的电容充电提供能量；模数转换电路采集多组高压发射通道的充电电压；主控单元完成充电控制、充电时间修正、发射延时和发射控制脉冲信号宽度等的低压逻辑控制；主控单元通过高压电源控制单元控制各个高压发射通道储能电容的充电时间，充电时间决定高压发射通道储能电容的充电电压，高压发射通道储能电容的充电电压决定高压发射通道发射变压器输入电压，通过改变高压发射通道储能电容的充电时间来完成高压发射通道发射变压器输出信号的电压幅度调节，实现幅度相控；主控单元控制模数转换电路测量各个高压发射通道储能电容的充电电压值，分析各个高压发射通道储能电容特性不一致造成的充电电压的误差，然后修正各个高压发射通道储能电容充电时间，来完成高压发射通道发射变压器输出信号电压的精确控制，实现精确幅度相控；主控单元通过调节各个通道发射延时和脉冲宽度，完成声波精确的时间相控。
2.根据权利要求1所述的多通道脉冲相控声波激励信号发生器，其特征在于：主控单元，包括软核处理器，各个通道的充电时间控制模块、发射延时控制模块和发射脉冲宽度控制模块，及所有通道共用的放电控制模块、电源开关控制模块和模数转换控制模块；各个通道的充电时间控制模块、发射延时控制模块和发射脉冲宽度控制模块结构完全相同，计数时钟100MHz。
3.根据权利要求2所述的多通道脉冲相控声波激励信号发生器，其特征在于：充电时间控制模块由32位计数器构成，控制各个高压发射通道储能电容的充电时间，所有充电时间控制模块串行级联，实现各个高压发射通道储能电容依次充电。
4.根据权利要求2所述的多通道脉冲相控声波激励信号发生器，其特征在于：发射延时控制模块由32位计数器构成，外触发或定时方式启动信号到来时，所有通道的发射延时控制模块同时开始计数，当计数到设定值时，触发对应通道的发射脉冲宽度控制模块工作，输出发射控制脉冲；
发射脉冲宽度控制模块由32位计数器构成，用来设置各个高压发射通道的激励脉冲的宽度，可实现对声波换能器进行激励频率的调节；
电源开关控制模块由寄存器构成，控制高压电源的通断，在充电时打开，其它时间关闭；
放电控制模块由寄存器构成，控制所有高压发射通道储能电容的放电，在充电前需要释放储能电容的残余电量，避免对储能电容充电电压造成累积误差；
模数转换控制模块由现场可编程门阵列内部资源编程实现，通过串行总线读取模数转换电路采集的各个高压发射通道储能电容的电压值，控制程序利用各个高压发射通道储能电容的电压值，修正储能电容特性不一致造成的充电时间误差。
5.根据权利要求1-4所述的多通道脉冲相控声波激励信号发生器，其特征在于：高压电源控制单元由P沟道金氧半场效晶体管、光耦驱动和充电电阻构成，所有通道共用；主控单元输出的电源控制信号通过光耦驱动，控制金氧半场效晶体管(MOSFET)的导通与关断。
6.根据权利要求1-5所述的多通道脉冲相控声波激励信号发生器，其特征在于：模数转换电路主要由4片八通道模数转换器组成，各个高压发射通道储能电容的电压经电阻分压后，接到模数转换器的输入，每个通道的输入对应一个通道的储能电容，主控单元通过串行总线读取储能电容的电压值。
7.根据权利要求1-6所述的多通道脉冲相控声波激励信号发生器，其特征在于：高压发射通道由驱动电路、充电控制金氧半场效晶体管(MOSFET)、放电控制金氧半场效晶体管(MOSFET)、发射控制金氧半场效晶体管(MOSFET)、续流高压二极管、发射变压器、储能电容和储能电容分压电阻构成；各个高压发射通道结构完全相同，分压电阻衰减储能电容的充电电压到模数转换器的输入，方便模数转换电路测量。
8.根据权利要求1-7所述的多通道脉冲相控声波激励信号发生器，其特征在于：充电高压控制功能由驱动电路、充电控制金氧半场效晶体管(MOSFET)和储能电容完成，在主控单元的控制下，逐次驱动各个通道的充电控制金氧半场效晶体管(MOSFET)的导通；
声波发射功能由驱动电路、发射控制金氧半场效晶体管(MOSFET)、储能电容、续流高压二极管和发射变压器完成；主控单的发射控制信号被驱动电路驱动以后，控制发射金氧半场效晶体管(MOSFET)的导通，利用发射变压器把储能电容的能量加载到声波换能器上，控制脉冲的宽度以决定激励信号的频率，各个通道的激励延时不同，实现时间相控；
放电功能由驱动电路、充电控制金氧半场效晶体管(MOSFET)、放电控制金氧半场效晶体管(MOSFET)和储能电容完成，主控单元输出的放电和充电控制信号，驱动所有通道的放电控制金氧半场效晶体管(MOSFET)和充电控制金氧半场效晶体管(MOSFET)的导通，使所有储能电容进行放电；
驱动电路把高电平逻辑控制信号放大成大电流信号后，驱动控制金氧半场效晶体管(MOSFET)的快速导通与截止。
9.根据权利要求1-8所述的多通道脉冲相控声波激励信号发生器，其特征在于：充电金氧半场效晶体管(MOSFET)控制储能电容低电压端与地导通与关断，只有对某通道高压电容进行充电、发射及放电时，该通道的充电金氧半场效晶体管(MOSFET)才导通，对其它通道充电、发射及放电时，该通道金氧半场效晶体管(MOSFET)截止；
放电金氧半场效晶体管(MOSFET)控制储能电容高电压端与地导通与关断，当储能电容充电时，放电金氧半场效晶体管(MOSFET)导通，其它时间该金氧半场效晶体管(MOSFET)截止；
发射金氧半场效晶体管(MOSFET)控制发射变压器激励声波换能器，发射金氧半场效晶体管(MOSFET)的导通时间决定发射声波信号的频率；
发射变压器在发射控制信号的控制下把储能电容的能量加载到声波换能器上，发射能量由储能电容的能量决定，发射电压由变压器的变比和储能电容的充电电压决定。
10.根据权利要求1-9所述的多通道脉冲相控声波激励信号发生器，其特征在于：高压发射通道共32组，高压直流电压采用400V稳压电源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310337500.XA CN103521422B (zh) | 2013-08-05 | 2013-08-05 | 一种多通道脉冲相控声波激励信号发生器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310337500.XA CN103521422B (zh) | 2013-08-05 | 2013-08-05 | 一种多通道脉冲相控声波激励信号发生器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103521422A true CN103521422A (zh) | 2014-01-22 |
| CN103521422B CN103521422B (zh) | 2016-03-23 |
Family
ID=49923981
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310337500.XA Expired - Fee Related CN103521422B (zh) | 2013-08-05 | 2013-08-05 | 一种多通道脉冲相控声波激励信号发生器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103521422B (zh) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104749250A (zh) * | 2015-04-01 | 2015-07-01 | 王槐仁 | 一种带自动采集功能的声波仪 |
| CN107192929A (zh) * | 2017-06-21 | 2017-09-22 | 贵州电网有限责任公司电力科学研究院 | 用于特高频监测系统校验的gis局放信号源系统及使用方法 |
| CN108488636A (zh) * | 2018-01-24 | 2018-09-04 | 天津大学 | 一种应用于浅滩掩埋管道超声探测与定位的检测系统 |
| CN109283251A (zh) * | 2017-07-19 | 2019-01-29 | 中国科学院声学研究所 | 一种井壁成像超声相控阵的信号处理电路 |
| CN109799373A (zh) * | 2019-02-18 | 2019-05-24 | 杭州长川科技股份有限公司 | 具备多通道同步功能的任意波形发生器 |
| CN110045017A (zh) * | 2019-04-26 | 2019-07-23 | 中国计量大学 | 无线数据传输的水下超声波相控阵探伤系统及探伤方法 |
| CN110824211A (zh) * | 2019-10-24 | 2020-02-21 | 中国空间技术研究院 | 一种信号源系统 |
| CN112532210A (zh) * | 2020-12-07 | 2021-03-19 | 合肥埃科光电科技有限公司 | 一种可调节脉冲信号发生器 |
| CN116840917A (zh) * | 2023-07-04 | 2023-10-03 | 内蒙古大学 | 多脉冲电火花源定向声波超前探测系统及超前地质预报方法 |
| CN117634564A (zh) * | 2024-01-26 | 2024-03-01 | 之江实验室 | 一种基于可编程神经拟态核的脉冲延时测量方法及系统 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2943510A1 (de) * | 1979-10-27 | 1981-04-30 | Rohde & Schwarz GmbH & Co KG, 8000 München | Phasengeregelter hochfrequenzoszillator |
| CN202621424U (zh) * | 2012-01-18 | 2012-12-26 | 北京工业大学 | 一种便携式高压多脉冲超声波发射装置 |
| CN202637748U (zh) * | 2012-05-07 | 2013-01-02 | 中国科学院声学研究所 | 一种聚焦装置 |
| CN202872762U (zh) * | 2012-11-07 | 2013-04-10 | 吴彪 | 数字化全智能超声波发生器 |
| CN103175900A (zh) * | 2013-03-19 | 2013-06-26 | 中国科学院声学研究所 | 一种相控阵无损探伤装置和系统 |
-
2013
- 2013-08-05 CN CN201310337500.XA patent/CN103521422B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2943510A1 (de) * | 1979-10-27 | 1981-04-30 | Rohde & Schwarz GmbH & Co KG, 8000 München | Phasengeregelter hochfrequenzoszillator |
| CN202621424U (zh) * | 2012-01-18 | 2012-12-26 | 北京工业大学 | 一种便携式高压多脉冲超声波发射装置 |
| CN202637748U (zh) * | 2012-05-07 | 2013-01-02 | 中国科学院声学研究所 | 一种聚焦装置 |
| CN202872762U (zh) * | 2012-11-07 | 2013-04-10 | 吴彪 | 数字化全智能超声波发生器 |
| CN103175900A (zh) * | 2013-03-19 | 2013-06-26 | 中国科学院声学研究所 | 一种相控阵无损探伤装置和系统 |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104749250A (zh) * | 2015-04-01 | 2015-07-01 | 王槐仁 | 一种带自动采集功能的声波仪 |
| CN107192929B (zh) * | 2017-06-21 | 2023-11-03 | 贵州电网有限责任公司电力科学研究院 | 用于特高频监测系统校验的gis局放信号源系统及使用方法 |
| CN107192929A (zh) * | 2017-06-21 | 2017-09-22 | 贵州电网有限责任公司电力科学研究院 | 用于特高频监测系统校验的gis局放信号源系统及使用方法 |
| CN109283251A (zh) * | 2017-07-19 | 2019-01-29 | 中国科学院声学研究所 | 一种井壁成像超声相控阵的信号处理电路 |
| CN108488636A (zh) * | 2018-01-24 | 2018-09-04 | 天津大学 | 一种应用于浅滩掩埋管道超声探测与定位的检测系统 |
| CN109799373A (zh) * | 2019-02-18 | 2019-05-24 | 杭州长川科技股份有限公司 | 具备多通道同步功能的任意波形发生器 |
| CN110045017A (zh) * | 2019-04-26 | 2019-07-23 | 中国计量大学 | 无线数据传输的水下超声波相控阵探伤系统及探伤方法 |
| CN110824211A (zh) * | 2019-10-24 | 2020-02-21 | 中国空间技术研究院 | 一种信号源系统 |
| CN110824211B (zh) * | 2019-10-24 | 2021-09-07 | 中国空间技术研究院 | 一种信号源系统 |
| CN112532210A (zh) * | 2020-12-07 | 2021-03-19 | 合肥埃科光电科技有限公司 | 一种可调节脉冲信号发生器 |
| CN116840917A (zh) * | 2023-07-04 | 2023-10-03 | 内蒙古大学 | 多脉冲电火花源定向声波超前探测系统及超前地质预报方法 |
| CN117634564A (zh) * | 2024-01-26 | 2024-03-01 | 之江实验室 | 一种基于可编程神经拟态核的脉冲延时测量方法及系统 |
| CN117634564B (zh) * | 2024-01-26 | 2024-05-24 | 之江实验室 | 一种基于可编程神经拟态核的脉冲延时测量方法及系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103521422B (zh) | 2016-03-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103521422B (zh) | 一种多通道脉冲相控声波激励信号发生器 | |
| CN103368529B (zh) | 一种多通道声波相控任意波形信号发生器 | |
| CN102481139B (zh) | 用于超声波系统的子波束形成发射机电路 | |
| CN101783665B (zh) | 一种可编程步进延时时基和采样系统 | |
| CN108471254B (zh) | 一种模拟饱和电抗器绝缘电气应力的模块化固态微秒脉冲发生器 | |
| CN101701971B (zh) | 高精度多通道模拟信号源 | |
| CN101427926B (zh) | 电子系统接收模块及其接收信号一致性误差补偿方法 | |
| CN1842724A (zh) | 用于微束形成器的发射变迹控制 | |
| CN105092922A (zh) | 一种基于sopc技术的便携式数字存储示波器 | |
| CN206270493U (zh) | 一种多路激光飞行时间并行采集系统 | |
| CN102844985A (zh) | 可扩展n通道数字脉冲宽度/脉冲频率调制器 | |
| CN104807894A (zh) | 一种伪随机编码超声波驱动系统及方法 | |
| CN103901479A (zh) | 三维声波近探头104通道的微弱信号同步采集与处理系统 | |
| CN106814400B (zh) | 基于阵列逆变充电的核磁共振探水发射装置及工作方法 | |
| CN111075433B (zh) | 一种随钻多极子声波成像测井仪的控制电路及方法 | |
| CN101682323B (zh) | 模拟输入装置 | |
| CN104034809B (zh) | 一种128通道超声相控阵激励脉冲产生系统及方法 | |
| CN103631453A (zh) | 红外触摸框的信号接收装置 | |
| CN114390399B (zh) | 一种空间低频声场重构方法和重构系统 | |
| CN115037286A (zh) | 基于fpga芯片的延迟脉冲产生装置、方法及电子设备 | |
| RU2629748C2 (ru) | Система электропитания импульсного усилителя мощности | |
| CN204679460U (zh) | 一种伪随机编码超声波驱动系统 | |
| CN1601299A (zh) | 基于开关网络的低噪声回波测距系统 | |
| CN202421368U (zh) | 一种汽车、摩托车仪表正向电压干扰试验台 | |
| CN205506960U (zh) | 多通道同时进行电力变压器频响法测试的频响测试仪 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160323 Termination date: 20170805 |