CN208539790U - 一种超声波发生器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种超声波发生器，属于超声波技术应用领域，包括超声换能器和向超声换能器发射尖脉冲的超声波发射电路模块，所述超声波发射电路模块包括高压电源电路模块、触发电路模块和高频脉冲电路模块，触发信号与触发电路模块和高频脉冲电路模块依次连接后输出尖脉冲，高压电源电路模块与高频脉冲电路模块连接，本实用新型可以减少外界供电电源数量，实现供电电路最小化，同时也能降低噪声，减少外部干扰提高发射脉冲的精度。
Description
技术领域
本实用新型涉及超声波发生装置，尤其是超声波探测装置发生器，属于超声波技术应用领域。
背景技术
超声波是一种频率高于20000赫兹的声波，穿透能力强，容易获得较为集中的声能，可应用于超声探测固、液、气及混合态的物体中，目前企业生产中，诸多超声波设备设施应用到隔空测量，物体探伤，水果成熟度检测等，但是现有技术多采用电容震荡式发射电路，存在电路复杂，利用率低，成本高，精度低等缺点。
实用新型内容
本实用新型需要解决的技术问题是提供一种超声波发生器，外界供电电源数量少，发射电路简单，实现供电电路最小化，降低成本，提高精度。
为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：
一种超声波发生器，包括超声换能器和向超声换能器发射尖脉冲的超声波发射电路模块，所述超声波发射电路模块包括高压电源电路模块、触发电路模块和高频脉冲电路模块，触发信号与触发电路模块和高频脉冲电路模块依次连接后输出尖脉冲，高压电源电路模块与高频脉冲电路模块连接。
本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述高压电源电路模块采用自激推挽式变压器，包括电容C1、C2、C3、C34，三极管Q1、Q2，变压器T1和二极管整流桥D16，电阻R1、R2串联后并联连接在电容C1上，电阻R1和电阻R2的连接端分别与变压器T1的初级线圈Wb1和Wb2一端连接，初级线圈Wb1和Wb2的另一端分别与三极管Q1、Q2的基极连接，三极管Q1的集电极分别与电容C2和变压器初级线圈Wc的一端连接，三极管Q2的集电极分别与电容C3和变压器初级线圈Wc的另一端连接，C2和C3的另一端连接后分别与Q1的发射极、Q2的发射极和R2的另一端连接，R1的另一端与变压器初级线圈Wc中部滑动连接，变压器T1的反馈线圈连接二极管整流桥D16两个输入端，二极管整流桥D16输出端与高压电源电路模块输出端连接，另一端接地，电容C1的一端连接12V电源，另一端接地，高压电源电路模块输出端与高频脉冲电路模块的电压输入端Uin连接。
本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述三极管Q1、Q2选用3DG1801型号。
本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述触发电路模块包括高速光电隔离器O1和三极管Q3，高速光电隔离器O1的输入端分别连接电阻R9和地，输出端一极连接电阻R8和三极管Q3的基极，电阻R8的另一端连接12V电源，三极管Q3的集电极连接电阻R7和触发电路输出端，电阻R7的另一端和12V电源连接，触发电路输出端与高频脉冲电路模块的信号输入端A连接，高速光电隔离器另一端接地。
本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述三极管Q3选用3DG110M型号。
本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述高频脉冲电路包括晶闸管S1、电容C4、C5和二极管D1，晶闸管S1的阳极分别连接滑动变阻器R3和电容C4，滑动变阻器R3另一端连接高频脉冲电路的电压输入端Uin，高频脉冲电路的电压输入端Uin与高压电源电路输出端连接，控制极分别连接电阻R6和电容C5，阴极接地，电阻R6另一端接地，电容C5另一端与触发电路模块的输出端连接，二极管D1、电阻R4、R5组成一个回路连接在电容C4的另一端，高频脉冲电路的两个输出端与电阻R5并联，高频脉冲电路的两个输出端与超声换能器连接。
本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述电容C5和电阻R6组成微分电路。
本实用新型技术方案的进一步改进在于：晶闸管选择MCR71/3,电容C4选择910PF，滑动电阻选取100kΩ。
由于采用了上述技术方案，本实用新型取得的技术进步是：
本实用新型可以减少外界供电电源数量，发射电路简单，实现供电电路最小化，降低成本，同时也能降低噪声，减少外部干扰提高发射脉冲精度。
附图说明
图1是本实用新型原理框图；
图2是本实用新型高压电源电路图；
图3是本实用新型触发电路图；
图4是本实用新型高频脉冲电路图。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型做进一步详细说明：
如图1所示，一种超声波发生器，包括超声换能器和超声波发射电路模块，超声波发射电路模块能够向超声换能器发射尖脉冲，超声波发射电路模块包括高压电源电路模块、触发电路模块和高频脉冲电路模块，触发信号与触发电路模块和高频脉冲电路模块依次连接后输出尖脉冲，高压电源电路模块与高频脉冲电路模块连接，超声波发射电路的核心是采用可控硅充放电电路来产生高压、高频的尖脉冲，用此尖脉冲来触发超声换能器，使其产生超声波。
超声波在传播时能量的衰减很大，为接受到可分辨的声波信号，超声波发射时必须为高压，如图2所示，高压电源电路采用自激推挽式变压器，能够减少外界供电电源的数量，实现供电电路最小化,电容C1并联连接在串联电阻R1、R2的两端，减少外部对输入直流电压的干扰，电容C2连接在三极管Q1的发射极和集电极，电容C3连接在三极管Q2的发射极和集电极，能够减少噪声和纹波电压，三极管Q1、Q2在电路中要承受2Ui即24V的反向电压，考虑到该因素，三极管Q1、Q2选用3DG1801，参数ICM、V(BR)CEO分别为0.03A、85V，完全满足系统需要，二极管整流桥D16连接在变压器的反馈线圈两端起到整流的作用。
如图3所示，触发信号通过高速光电隔离器O1耦合到驱动电路，当送来高电平的触发信号时，光电隔离器导通，+12V的电源电压便通过电阻R8与光电隔离器O1与地连通，三极管Q3没有能够使其导通的正向偏置电压，故处于截止状态，此时A点输出的为高电压；当失去触发信号时，光电隔离器O1关断,+12的电源电压加在三极管Q3基极与发射极之间，三极管导通，A点输出电压近似为零，当触发信号以一定的频率到来时，驱动三极管Q3反复开启或关断，从而产生与之相同频率的正向脉冲,为满足电路的需要，三极管选择3DG110M，其参数为V(BR)CEO=15V，PCM=0.2W。
高频脉冲电路是通过控制晶闸管开关来控制电容充放电，从而产生触发超声换能器的尖脉冲，如图4所示，在A端加上由触发电路来的触发脉冲，控制晶闸管S1的开关，在触发脉冲没有到来时，电容C4通过R3、R4充电，当饱和时C4两端电压达到充电电压100V，当触发脉冲到来时，晶闸管S1导通，C4通过S1对地放电，相当于与R4、R5、D1共同组成一个回路，二极管D1的正极与电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端与电阻R4连接后接地，电阻R4的另一端与二极管D1的负极连接，在这个回路中，根据基尔霍夫定律，输出电压Uo为一负电压，适当选取整个充放电电路的电阻值和电容值，使得时间常数远远小于可控硅触发的周期，则可以得到一个向下的尖脉冲,晶闸管每触发一次，电容放电一次，便同时输出一个尖脉冲,如果选择触发信号的频率高于20kHZ，则得到的尖脉冲的频率亦与此频率保持一致，用此尖脉冲触发超声换能器，便可以产生超声波信号,电路中C5和R6组成微分电路，将矩形波调整为在上下沿突变的尖脉冲，用该脉冲可以控制晶闸管的导通和关断；电路中滑动变阻器能够调节输出尖脉冲的幅度和宽度，使之更好地触发超声换能器，因此滑动变阻器R3取100kΩ，电阻R4、R5均取5kΩ，电容C4取910pF，晶闸管选择MCR71/3，其额定电流ITN=0.03A，反向重复峰值电压Udrm=100V，完全满足在系统中工作的条件。
Claims (8)
1.一种超声波发生器，包括超声换能器和向超声换能器发射尖脉冲的超声波发射电路模块，其特征在于：所述超声波发射电路模块包括高压电源电路模块、触发电路模块和高频脉冲电路模块，触发信号与触发电路模块和高频脉冲电路模块依次连接后输出尖脉冲，高压电源电路模块与高频脉冲电路模块连接。
2.根据权利要求1所述的一种超声波发生器，其特征在于：所述高压电源电路模块采用自激推挽式变压器，包括电容C1、C2、C3、C34，三极管Q1、Q2，变压器T1和二极管整流桥D16，电阻R1、R2串联后并联连接在电容C1上，电阻R1和电阻R2的连接端分别与变压器T1的初级线圈Wb1和Wb2一端连接，初级线圈Wb1和Wb2的另一端分别与三极管Q1、Q2的基极连接，三极管Q1的集电极分别与电容C2和变压器初级线圈Wc的一端连接，三极管Q2的集电极分别与电容C3和变压器初级线圈Wc的另一端连接，C2和C3的另一端连接后分别与Q1的发射极、Q2的发射极和R2的另一端连接，R1的另一端与变压器初级线圈Wc中部滑动连接，变压器T1的反馈线圈连接二极管整流桥D16两个输入端，二极管整流桥D16输出端与高压电源电路模块输出端连接，另一端接地，电容C1的一端连接12V电源，另一端接地，高压电源电路模块输出端与高频脉冲电路模块的电压输入端Uin连接。
3.根据权利要求2所述的一种超声波发生器，其特征在于：所述三极管Q1、Q2选用3DG1801型号。
4.根据权利要求1所述的一种超声波发生器，其特征在于：所述触发电路模块包括高速光电隔离器O1和三极管Q3，高速光电隔离器O1的输入端分别连接电阻R9和地，输出端一极连接电阻R8和三极管Q3的基极，电阻R8的另一端连接12V电源，三极管Q3的集电极连接电阻R7和触发电路输出端，电阻R7的另一端和12V电源连接，触发电路输出端与高频脉冲电路模块的信号输入端A连接，高速光电隔离器另一端接地。
5.根据权利要求4所述的一种超声波发生器，其特征在于：所述三极管Q3选用3DG110M型号。
6.根据权利要求1所述的一种超声波发生器，其特征在于：所述高频脉冲电路包括晶闸管S1、电容C4、C5和二极管D1，晶闸管S1的阳极分别连接滑动变阻器R3和电容C4，滑动变阻器R3另一端连接高频脉冲电路的电压输入端Uin，高频脉冲电路的电压输入端Uin与高压电源电路输出端连接，控制极分别连接电阻R6和电容C5，阴极接地，电阻R6另一端接地，电容C5另一端与触发电路模块的输出端连接，二极管D1、电阻R4、R5组成一个回路连接在电容C4的另一端，高频脉冲电路的两个输出端与电阻R5并联，高频脉冲电路的两个输出端与超声换能器连接。
7.根据权利要求6所述的一种超声波发生器，其特征在于：所述电容C5和电阻R6组成微分电路。
8.根据权利要求6所述的一种超声波发生器，其特征在于：晶闸管选择MCR71/3,电容C4选择910PF，滑动电阻选取100kΩ。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110101413A (zh) * | 2019-05-30 | 2019-08-09 | 深圳开立生物医疗科技股份有限公司 | 一种超声单阵元高频电脉冲产生电路和成像系统 |
| CN112033485A (zh) * | 2020-08-31 | 2020-12-04 | 西安石油大学 | 一种超声波传感器高压脉冲收发复用系统 |
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2018
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