CN218383130U - 一种接触式超声波信号检测电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种接触式超声波信号检测电路，其包括信号采集放大单元、信号增益选择单元和信号稳定单元，所述信号采集放大单元包括第一采集放大模块和第二采集放大模块，所述第一采集放大模块用于采集超声波信号，并进行第一级放大及输出第一级放大信号AE_SIGO1，所述第二采集放大模块用于采集超声波信号，并进行第二级放大及输出第二级放大信号AE_SIGO2；本实用新型实现了具有低噪声、高带宽、高增益和增益可调的局放检测电路设计功能，不仅能够实现超声波信号的准确测量，还使得电路连接较为简单，提高了产品的运行效率，且噪声小和增益调节简单，同时能实现高灵敏度和高增益的性能，适合被广泛推广和使用。
Description
技术领域
本实用新型属于电力系统通讯技术领域，具体为一种接触式超声波信号检测电路。
背景技术
局部放电检测是保证和维护电力系统正常运行的一项重要措施；现有的局放检测方法中，电磁检测和超声波检测是两种较有优势的检测方法。
现有的超声波检测法中传感器灵敏度低，误差大，噪声干扰大，增益不够大，没有足够的线性度；大部分会采用集成模块的检测方式，此方法会占用产品内部大部分空间，不利于后期的维护；为此，需要设计一种接触式超声波信号检测电路。
发明内容
针对上述情况，为解决现有的超声波检测法中传感器灵敏度低，误差大，噪声干扰大，增益不够大，没有足够的线性度，且大部分会采用集成模块的检测方式，此方法会占用产品内部大部分空间，不利于后期维护的问题，本实用新型提供一种接触式超声波信号检测电路，有效的实现了具有低噪声、高带宽、高增益和增益可调的局放检测电路设计功能，不仅能够实现超声波信号的准确测量，还使得电路连接较为简单，提高了产品的运行效率，且噪声小和增益调节简单，同时能实现高灵敏度和高增益的性能。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种接触式超声波信号检测电路，包括信号采集放大单元、信号增益选择单元和信号稳定单元，所述信号采集放大单元包括第一采集放大模块和第二采集放大模块，所述第一采集放大模块用于采集超声波信号，并进行第一级放大及输出第一级放大信号AE_SIGO1，所述第二采集放大模块用于采集超声波信号，并进行第二级放大及输出第二级放大信号AE_SIGO2；所述信号增益选择单元，用于接收第一级放大信号AE_SIGO1和第二级放大信号AE_SIGO2，并选择相应增益，再输出增益信号SIG1；所述信号稳定单元，用于接收增益信号SIG1，并稳定其增益，再输出稳定信号PC4。
优选的，所述第一采集放大模块包括第一检测芯片和电阻R62，所述第一检测芯片的负向输入端连接有电阻R62的一端，且所述电阻R62的另一端与第一检测芯片的输出端相连接，其中所述第一检测芯片的负向输入端还连接有电阻R64，所述第一检测芯片正向输入端连接有电容C102的一端，且所述电容C102的另一端连接有RF5模块，其中所述第一检测芯片正向输入端还连接有电阻R66，所述第一检测芯片的输出端与第一级放大信号AE_SIGO1的输入端相连接；所述第二采集放大模块包括第二检测芯片和电阻R61，所述第二检测芯片的负向输入端连接有电阻R61的一端，且所述电阻R61的另一端与第二检测芯片的输出端相连接，其中所述第二检测芯片的负向输入端还连接有电阻R63，所述第二检测芯片正向输入端连接有电阻R65，所述第二检测芯片的输出端与第二级放大信号AE_SIGO2的输入端相连接；所述第一检测芯片的输出端连接有电容C101的一端，且所述电容C101的另一端与第二检测芯片的正向输入端相连接。
优选的，所述信号增益选择单元包括增益芯片，所述增益芯片的输入端与二极管D14的负极相连接，且所述二极管D14的正极与第一级放大信号AE_SIGO1的输出端相连接，所述增益芯片的输入端还与二极管D15的负极相连接，且所述二极管D15的正极与第二级放大信号AE_SIGO2的输出端相连接，所述增益芯片的输出端与增益信号SIG1的输入端相连接，所述增益芯片还连接有电阻R67和电阻R68，所述增益芯片内部设置有寄存器二进制地址行，且所述寄存器二进制地址行用于接收增益芯片的控制信号。
优选的，所述信号稳定单元包括稳定模块，所述稳定模块的正向输入端与电阻R69的一端连接，且所述电阻R69的另一端与增益信号SIG1的输出端相连接，所述稳定模块的正向输入端还连接有电阻R70，所述稳定模块的输出端与稳定信号PC4的输入端相连接，且所述稳定模块的输出端还连接有电阻R71，所述稳定模块的负向输入端与输出端相连接。
优选的，所述第一检测芯片和第二检测芯片均采用OP37GSZ-REEL7型检测芯片。
优选的，所述增益芯片采用ADG706BRUZ-REEL7型芯片。
优选的，所述稳定模块采用ADA4817-1ARDZ型跟踪器。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
（1）、首先通过设置有的信号采集放大单元及其构成的第一采集放大模块和第二采集放大模块能对超声波信号进行采集和放大，且通过第一检测芯片和第二检测芯片均采用OP37GSZ-REEL7型检测芯片具有低偏移、低漂移、低噪声和高增益的设计功能，与此同时通过调节电阻R62和电阻R61能分别控制第一检测芯片和第二检测芯片的放大倍数，有效的实现了该电路具有对超声波信号采集放大的功能，且超声波信号在采集放大后能变成稳定的大信号输出至信号增益选择单元，还具有低噪声和高带宽的效果，能够实现超声波信号的准确测量，该电路连接简单，提高了产品的运行效率。
（2）、通过设置有的信号增益选择单元能对信号采集放大单元输出的第一级放大信号AE_SIGO1和第二级放大信号AE_SIGO2进行增益作业，与此同时通过增益芯片采用ADG706BRUZ-REEL7型芯片及其内部设置有的寄存器二进制地址行能对接收增益选择控制信号从而能完成对信号的选择性增益，有效的实现了该电路具有对信号增益的功能，且增益调节可调并能将增益后的增益信号SIG1输出至信号稳定单元，调节过程较为简单。
（3）、通过设置有的信号稳定单元能对输入增益信号SIG1进行稳定作业，且通过稳定模块采用ADA4817-1ARDZ型跟踪器具有单位增益稳定、超高速电压反馈型放大、超低噪声和极高的输入阻抗效果，有效的实现了该电路具有对信号加强稳定的功能，且能将加强稳定后的稳定信号PC4输出，稳定效果较好。
附图说明
附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
图1为本实用新型的信号采集放大单元电路图；
图2为本实用新型的信号增益选择单元和信号稳定单元电路图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例
由图1～2给出，本实用新型一种接触式超声波信号检测电路，包括信号采集放大单元、信号增益选择单元和信号稳定单元，所述信号采集放大单元包括第一采集放大模块和第二采集放大模块，所述第一采集放大模块用于采集超声波信号，并进行第一级放大及输出第一级放大信号AE_SIGO1，所述第二采集放大模块用于采集超声波信号，并进行第二级放大及输出第二级放大信号AE_SIGO2；所述信号增益选择单元，用于接收第一级放大信号AE_SIGO1和第二级放大信号AE_SIGO2，并选择相应增益，再输出增益信号SIG1；所述信号稳定单元，用于接收增益信号SIG1，并稳定其增益，再输出稳定信号PC4，通过设置有的信号采集放大单元、信号增益选择单元和信号稳定单元能依次实现对超声波信号的采集、放大、增益和稳定的功能。
具体地，所述第一采集放大模块包括第一检测芯片和电阻R62，所述第一检测芯片的负向输入端连接有电阻R62的一端，且所述电阻R62的另一端与第一检测芯片的输出端相连接，其中所述第一检测芯片的负向输入端还连接有电阻R64，所述第一检测芯片正向输入端连接有电容C102的一端，且所述电容C102的另一端连接有RF5模块，其中所述第一检测芯片正向输入端还连接有电阻R66，所述第一检测芯片的输出端与第一级放大信号AE_SIGO1的输入端相连接；所述第二采集放大模块包括第二检测芯片和电阻R61，所述第二检测芯片的负向输入端连接有电阻R61的一端，且所述电阻R61的另一端与第二检测芯片的输出端相连接，其中所述第二检测芯片的负向输入端还连接有电阻R63，所述第二检测芯片正向输入端连接有电阻R65，所述第二检测芯片的输出端与第二级放大信号AE_SIGO2的输入端相连接；所述第一检测芯片的输出端连接有电容C101的一端，且所述电容C101的另一端与第二检测芯片的正向输入端相连接，通过设置有的信号采集放大单元实现了具有对超声波信号采集放大的功能，且超声波信号在采集放大后能变成稳定的大信号输出至信号增益选择单元，还具有低噪声和高带宽的效果，能够实现超声波信号的准确测量，该电路连接简单，提高了产品的运行效率。
具体地，所述信号增益选择单元包括增益芯片，所述增益芯片的输入端与二极管D14的负极相连接，且所述二极管D14的正极与第一级放大信号AE_SIGO1的输出端相连接，所述增益芯片的输入端还与二极管D15的负极相连接，且所述二极管D15的正极与第二级放大信号AE_SIGO2的输出端相连接，所述增益芯片的输出端与增益信号SIG1的输入端相连接，所述增益芯片还连接有电阻R67和电阻R68，所述增益芯片内部设置有寄存器二进制地址行，且所述寄存器二进制地址行用于接收增益芯片的控制信号，通过设置有的信号增益选择单元实现了具有对信号增益的功能，且增益调节可调并能将增益后的增益信号SIG1输出至信号稳定单元，调节过程较为简单。
具体地，所述信号稳定单元包括稳定模块，所述稳定模块的正向输入端与电阻R69的一端连接，且所述电阻R69的另一端与增益信号SIG1的输出端相连接，所述稳定模块的正向输入端还连接有电阻R70，所述稳定模块的输出端与稳定信号PC4的输入端相连接，且所述稳定模块的输出端还连接有电阻R71，所述稳定模块的负向输入端与输出端相连接，通过设置有的信号稳定单元实现了具有对信号加强稳定的功能，且能将加强稳定后的稳定信号PC4输出，稳定效果较好。
具体地，所述第一检测芯片和第二检测芯片均采用OP37GSZ-REEL7型检测芯片，通过第一检测芯片和第二检测芯片均采用OP37GSZ-REEL7型检测芯片使得具有低偏移、低漂移、低噪声和180万的高增益性能，其输出级具有良好的负载驱动能力，带宽积可达到63MHz。
具体地，所述增益芯片采用ADG706BRUZ-REEL7型芯片，通过增益芯片采用ADG706BRUZ-REEL7型芯片使得其低压CMOS模拟电路是由16个单通道和8个差分通道组成的多路复用器，并由4位寄存器二进制地址行A0、A1、A2和A3确定。
具体地，所述稳定模块采用ADA4817-1ARDZ型跟踪器，通过稳定模块采用ADA4817-1ARDZ型跟踪器使得其具有FET输入的单位增益稳定、超高速电压反馈型放大、超低噪声和极高的输入阻抗性能。
使用时，首先通过设置有的信号采集放大单元及其构成的第一采集放大模块和第二采集放大模块能对超声波信号进行采集和放大，且通过第一检测芯片和第二检测芯片均采用OP37GSZ-REEL7型检测芯片具有低偏移、低漂移、低噪声和高增益的设计功能，与此同时通过调节电阻R62和电阻R61能分别控制第一检测芯片和第二检测芯片的放大倍数，有效的实现了该电路具有对超声波信号采集放大的功能，且超声波信号在采集放大后能变成稳定的大信号输出至信号增益选择单元，接着通过设置有的信号增益选择单元能对信号采集放大单元输出的第一级放大信号AE_SIGO1和第二级放大信号AE_SIGO2进行增益作业，与此同时通过增益芯片采用ADG706BRUZ-REEL7型芯片及其内部设置有的寄存器二进制地址行能对接收增益选择控制信号从而能完成对信号的选择性增益，有效的实现了该电路具有对信号增益的功能，且增益调节可调并能将增益后的增益信号SIG1输出至信号稳定单元，随后通过设置有的信号稳定单元能对输入增益信号SIG1进行稳定作业，且通过稳定模块采用ADA4817-1ARDZ型跟踪器具有单位增益稳定、超高速电压反馈型放大、超低噪声和极高的输入阻抗效果，有效的实现了该电路具有对信号加强稳定的功能，且能将加强稳定后的稳定信号PC4输出。
部件均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种接触式超声波信号检测电路，包括信号采集放大单元、信号增益选择单元和信号稳定单元，其特征在于：所述信号采集放大单元包括第一采集放大模块和第二采集放大模块，所述第一采集放大模块用于采集超声波信号，并进行第一级放大及输出第一级放大信号AE_SIGO1，所述第二采集放大模块用于采集超声波信号，并进行第二级放大及输出第二级放大信号AE_SIGO2；
所述信号增益选择单元，用于接收第一级放大信号AE_SIGO1和第二级放大信号AE_SIGO2，并选择相应增益，再输出增益信号SIG1；
所述信号稳定单元，用于接收增益信号SIG1，并稳定其增益，再输出稳定信号PC4。
2.根据权利要求1所述的一种接触式超声波信号检测电路，其特征在于：所述第一采集放大模块包括第一检测芯片和电阻R62，所述第一检测芯片的负向输入端连接有电阻R62的一端，且所述电阻R62的另一端与第一检测芯片的输出端相连接，其中所述第一检测芯片的负向输入端还连接有电阻R64，所述第一检测芯片正向输入端连接有电容C102的一端，且所述电容C102的另一端连接有RF5模块，其中所述第一检测芯片正向输入端还连接有电阻R66，所述第一检测芯片的输出端与第一级放大信号AE_SIGO1的输入端相连接；
所述第二采集放大模块包括第二检测芯片和电阻R61，所述第二检测芯片的负向输入端连接有电阻R61的一端，且所述电阻R61的另一端与第二检测芯片的输出端相连接，其中所述第二检测芯片的负向输入端还连接有电阻R63，所述第二检测芯片正向输入端连接有电阻R65，所述第二检测芯片的输出端与第二级放大信号AE_SIGO2的输入端相连接；
所述第一检测芯片的输出端连接有电容C101的一端，且所述电容C101的另一端与第二检测芯片的正向输入端相连接。
3.根据权利要求2所述的一种接触式超声波信号检测电路，其特征在于：所述信号增益选择单元包括增益芯片，所述增益芯片的输入端与二极管D14的负极相连接，且所述二极管D14的正极与第一级放大信号AE_SIGO1的输出端相连接，所述增益芯片的输入端还与二极管D15的负极相连接，且所述二极管D15的正极与第二级放大信号AE_SIGO2的输出端相连接，所述增益芯片的输出端与增益信号SIG1的输入端相连接，所述增益芯片还连接有电阻R67和电阻R68，所述增益芯片内部设置有寄存器二进制地址行，且所述寄存器二进制地址行用于接收增益芯片的控制信号。
4.根据权利要求3所述的一种接触式超声波信号检测电路，其特征在于：所述信号稳定单元包括稳定模块，所述稳定模块的正向输入端与电阻R69的一端连接，且所述电阻R69的另一端与增益信号SIG1的输出端相连接，所述稳定模块的正向输入端还连接有电阻R70，所述稳定模块的输出端与稳定信号PC4的输入端相连接，且所述稳定模块的输出端还连接有电阻R71，所述稳定模块的负向输入端与输出端相连接。
5.根据权利要求2所述的一种接触式超声波信号检测电路，其特征在于：所述第一检测芯片和第二检测芯片均采用OP37GSZ-REEL7型检测芯片。
6.根据权利要求3所述的一种接触式超声波信号检测电路，其特征在于：所述增益芯片采用ADG706BRUZ-REEL7型芯片。
7.根据权利要求4所述的一种接触式超声波信号检测电路，其特征在于：所述稳定模块采用ADA4817-1ARDZ型跟踪器。
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