CN204486182U - 大功率变频式超声波发射器 - Google Patents

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刘志平
戢欧阳
王亚辉
刘兴乐
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Abstract

本实用新型公开了一种大功率变频式超声波发射器，包括主电路和发射探头，主电路包括依次连接的整流滤波电路、直流斩波电路、逆变器、变压器和变频器，该超声波发射器还包括控制电路，与直流斩波电路连接；整流滤波电路对输入电压进行整流和滤波，输出平滑且具有固定电压值的直流电给直流斩波电路，直流斩波电路根据接收到的控制电路的控制信号，调节直流电的占空比，并输出大功率直流电；逆变器将输出的大功率直流电转化成大功率交流电；大功率交流电经变压器变压以及变频器变频后成为激励电源，激励电源驱动发射探头产生超声波。本实用新型可输出大功率、频率可调的激励电源，驱动发射探头产生超声波，可实现长距离、高精度的超声波无损探伤。

Description

大功率变频式超声波发射器
技术领域
本实用新型涉及大功率变频式超声波发射器，尤其适合一种专门适合长距离、高精度的超声波探伤的激励电源装置。
背景技术
超声导波检测技术是近年兴起的一种无损检测技术，与传统的检测技术相比具有能量衰减小、传播距离长和检测效率高等优点。该技术利用超声波在弹性介质（如管道、锚杆和钢绞线等）中传播时，遇到结构中的腐蚀、裂纹和气泡等损伤，在界面处发生发射，出现时频域异常特点，可快速、灵敏、高效地识别弹性介质中的缺陷。超声波发射器激励出的高频、大功率的交流电，驱动发射探头在压电效应下产生超声波。超声波的发射状态，决定了超声波用于缺陷识别的检测能力。由于工程实际中，被检对象大多数为几米甚至几十米的长距离管道、锚杆或者钢绞线，常用的超声波发射器无法满足大功率和变频的要求。
超声波发射器技术是超声波检测法的关键技术之一，激励电源的功率大小和工作频率对超声波检测的检测范围和精度影响非常大。目前应用在长距离金属检测领域的超声波发射器，存在的不足有：
（1）激励电源功率低，驱动产生超声波无法实现长距离传播，检测范围小；
（2）无电压调节功能，不能适应多种激励电压的发射探头的工作需要；
（3）无频率调节功能，不能适应多种中心频率的发射探头的工作需要。   
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于针对现有技术中的上述缺陷，提供一种功率可控，激励电压和频率可调，效率高，且操作方便的大功率变频式超声波发射器。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
提供一种大功率变频式超声波发射器，包括主电路和发射探头，主电路包括依次连接的整流滤波电路、直流斩波电路、逆变器、变压器和变频器，该超声波发射器还包括控制电路，与直流斩波电路连接；
整流滤波电路对输入电压进行整流和滤波，输出平滑且具有固定电压值的直流电给直流斩波电路，直流斩波电路根据接收到的控制电路的控制信号，调节直流电的占空比，并输出大功率直流电；逆变器将输出的大功率直流电转化成大功率交流电；大功率交流电经变压器变压以及变频器变频后成为激励电源，激励电源驱动发射探头产生超声波。
本实用新型所述的大功率变频式超声波发射器中，所述输入电压为220V的市电。
本实用新型所述的大功率变频式超声波发射器中，该超声波发射器还包括空气开关，输入电压经过该空气开关后进入主电路。
本实用新型所述的大功率变频式超声波发射器中，整流滤波电路包括4个二极管构成的桥式结构和低通滤波器，与空气开关通过导线相连。
本实用新型所述的大功率变频式超声波发射器中，直流斩波电路包括绝缘栅双极型晶体管，该直流斩波电路根据控制电路的控制信号控制绝缘栅双极型晶体管的通断时间调节直流电的占空比。
本实用新型所述的大功率变频式超声波发射器中，该超声波还包括显示控制面板，与控制电路连接。
本实用新型所述的大功率变频式超声波发射器中，所述逆变器为桥式逆变器。
本实用新型所述的大功率变频式超声波发射器中，变压器和变频器均包括对应不同输出的多个输入固定端子。
本实用新型产生的有益效果是：本实用新型的大功率变频式超声波发射器采用高转化率的变压器和变频器，经变压和变频后，产生大功率、频率可调的激励电源，驱动发射探头产生超声波，可实现长距离、高精度的超声波无损探伤。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
图1是本实用新型实施例大功率变频式超声波发射器的结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本实用新型的大功率变频式超声波发射器，如图1所示，包括主电路和发射探头，主电路包括依次连接的整流滤波电路2、直流斩波电路3、逆变器4、变压器5和变频器6，该超声波发射器还包括控制电路7，与直流斩波电路3连接。
整流滤波电路2对输入电压进行整流和滤波，输出平滑且具有固定电压值的直流电给直流斩波电路3，直流斩波电路3根据接收到的控制电路7的控制信号，调节直流电的占空比，并输出大功率直流电；逆变器4将输出的大功率直流电转化成大功率交流电；大功率交流电经变压器5变压以及变频器6变频后成为激励电源，激励电源驱动发射探头产生超声波。
本实用新型的一个实施例中，该超声波发射器还包括空气开关1，输入电压经过该空气开关1后进入主电路。
发射器的输入可为220V的市电，输出为大功率的变频交流电。
整流滤波电路包括4个二极管构成的桥式结构和低通滤波器，与空气开关通过导线相连。
本实用新型的一个实施例中，直流斩波电路3包括绝缘栅双极型晶体管，该直流斩波电路3根据控制电路7的控制信号控制绝缘栅双极型晶体管的通断时间调节直流电的占空比。
大功率变频式超声波发射器的工作原理：市电经空气开关1后输入主电路，通过整流滤波电路2调制后，转化为平滑的、固定电压值直流电；直流斩波电路3接收控制电路7的控制指令，通过控制占空比，输出大功率直流电；直流电经桥式逆变器4，转化成大功率交流电；依据匹配的发射探头工作参数，选择合适的变压器5和变频器6的匝数比，输出满足发射探头工作要求的大功率、高频和电压合适的激励电源，驱动探头产生超声波。本实用新型的一个较佳实施例中，变压器和变频器均包括对应不同输出的多个输入固定端子。变压器5通过调节变压器线圈的匝数比，输出与超声波发射探头相匹配的工作电压，可设为4个常用值（200V、400V、800V和1000V），不同常用值对应不同的输入固定端子。变压器输入通过固定端子接线。变频器6通过调节电感线圈的匝数比，输出与超声波发射探头相匹配的工作频率，可设为4个常用范围（15-25KHz、25-35KHz、35-45KHz和45-55KHz），变频器输入通过固定端子接线。通过4个电压值和4个频率范围可满足长距离超声检测用的发射探头的工作要求。
本实用新型的一个实施例中，该超声波还包括显示控制面板8，与控制电路7连接。显示控制面板8可包括数码管和薄膜按钮，薄膜按钮与控制电路7连接。
激励电源的功率、电压和频率等状态值可实时显示在显示控制面板8中的数码管上，通过薄膜按钮可即时调整激励电源的功率和频率，使得发射探头工作在最佳状态。
控制电路7的驱动电源，应为经过减压滤波的市电，该控制电路7还应包括一个降压滤波的预处理模块。
进一步地，由于负载功率较大，变压器5和变频器6均需采用加厚磁芯。
本实用新型的一个实施例中，由于输出电压和频率不是固定值，变压器5和变频器6均采用固定端子进行接线，可选择合适的匝数比。
本实用新型的一个实施例中，空气开关1安装在显示控制面板8的旁边，便于操作，且在短路、过载和欠压的状态下，保护整个发射器不受损坏。
本实用新型的一个实施例中，在易发热的元件附近安装加厚的散热装置，条件允许下，可在发射器背面安装流风机，进行降温散热。
综上，本实用新型的大功率变频式超声波发射器通过主电路的整流滤波、斩波逆变，将输入的市电转化为大功率交流电输出；依据发射探头的工作要求，选定合适的电压和频率值，经变压变频后，输出满足发射探头工作要求的大功率、高频和电压合适的激励电源；激励电源的功率、频率等状态值可实时显示和即时控制，驱动发射探头工作在最佳状态，产生超声波。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种大功率变频式超声波发射器，其特征在于，包括主电路和发射探头，主电路包括依次连接的整流滤波电路、直流斩波电路、逆变器、变压器和变频器，该超声波发射器还包括控制电路，与直流斩波电路连接；
整流滤波电路对输入电压进行整流和滤波，输出平滑且具有固定电压值的直流电给直流斩波电路，直流斩波电路根据接收到的控制电路的控制信号，调节直流电的占空比，并输出大功率直流电；逆变器将输出的大功率直流电转化成大功率交流电；大功率交流电经变压器变压以及变频器变频后成为激励电源，激励电源驱动发射探头产生超声波。
2.根据权利要求1所述的大功率变频式超声波发射器，其特征在于，所述输入电压为220V的市电。
3.根据权利要求1所述的大功率变频式超声波发射器，其特征在于，该超声波发射器还包括空气开关，输入电压经过该空气开关后进入主电路。
4.根据权利要求2所述的大功率变频式超声波发射器，其特征在于，整流滤波电路包括4个二极管构成的桥式结构和低通滤波器，与空气开关通过导线相连。
5.根据权利要求1所述的大功率变频式超声波发射器，其特征在于，直流斩波电路包括绝缘栅双极型晶体管，该直流斩波电路根据控制电路的控制信号控制绝缘栅双极型晶体管的通断时间调节直流电的占空比。
6.根据权利要求1所述的大功率变频式超声波发射器，其特征在于，该超声波还包括显示控制面板，与控制电路连接。
7.根据权利要求1所述的大功率变频式超声波发射器，其特征在于，所述逆变器为桥式逆变器。
8.根据权利要求1所述的大功率变频式超声波发射器，其特征在于，变压器和变频器均包括对应不同输出的多个输入固定端子。
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