CN2546875Y - 收发同晶片并带有放大输出的超声波探头 - Google Patents

Abstract

一种收发同晶片并带有放大输出的超声波探头，其结构主要是在现有的超声波探头的基础上，在壳体内安装一个放大器和一个嵌位电路，所述压电晶片的信号端用导线从壳体内引出与超声波脉冲信号发生器的输出端连接，压电晶片的信号端还经嵌位电路与放大器的输入端连接，放大器的输出端与信号输出接头连接，放大器的电源线从壳体内引出，在检测仪器的控制下，将同一个压电晶片在不同的时间内分别作为发射探头和接收探头使用，并将接收信号的放大器和嵌位电路与压电晶片安装在同一个几乎密封的金属壳体内，具有结构合理、体积小、抗干扰性能强、误差小和测量精度高等优点，适合超声波检测仪器的探头广泛使用。

Description

收发同晶片并带有放大输出的超声波探头

技术领域：

本实用新型涉及一种超声波探头，特别是一种使用单一晶片完成超声波发射和带有放大输出的超声波接收的探头，属于超声波检测领域。

背景技术：

现有的超声检测中一般采用激发和接收两个换能器分别被安装在检测系统的输入输出端，激发和接收用两个分离换能器或一个换能器带两个晶片来实现正、逆压电效应功能。但由于两个晶片难以保证一致性，造成测试精度不高，使超声无损检测受到许多限制。同时由于压电晶片的输出信号很弱，在输出到各种检测仪器时都必需首先经过放大器将信号放大，对于检测仪器离探头距离不远，它们之间的连接线不长时是可以正常使用的，但如果探头离检测仪器的距离较远或探头需要经常移动而必须使用较长的导线连接，随着导线的加长，各种干扰信号就会更多的通过连接线而入放大器的输入端，严重时，造成无法分辩出有效信号而使探测无法进行。

发明内容：

本实用新型的目的是为了克服上述现有探头的不足之处，设计一种使用同一个压电晶片即可完成发射和接收放大的结构合理、体积小、屏蔽性能好、测试精度高、抗干扰能力强和能远距离传输信号的收发同晶片并带有放大输出的超声波探头。

本实用新型的技术措施主要是在现有的包括有壳体、压电晶片和信号输出接头组成的超声波探头的基础上，在壳体内安装一个放大器和一个嵌位电路，所述压电晶片的信号端用导线从壳体内引出与超声波脉冲信号发生器连接，压电晶片的信号端还经嵌位电路与放大器的输入端连接，放大器的输出端与信号输出接头连接，放大器的电源线从壳体内引出。所述压电晶片的信号端和放大器的电源线可分别用导线从壳体上钻孔引出，也可与信号输出接头共用一个多芯插座从壳体内引出。

本实用新型将目前用于发射和接收的两个压电晶片改为同一个晶片，有效的克服了使用两个晶片所造成的测量精度不高等问题，并将接收信号的放大器和嵌位电路与压电晶片安装在同一个几乎密封的金属壳体内，它们之间的连线很短，所以屏蔽性能很好、噪音减至最低，经放大后的信号便能经过长线传输到检测仪器，具有结构合理、体积小、抗干扰性能强、误差小和测量精度高等优点，适合超声波检测仪器的探头广泛使用。

附图说明：

图1是本实用新型的结构示意图：

图2是本实用新型的电路连接关系图。

具体实施方式：

参见附图1，图中的1是压电晶片，2是壳体，3是放大器和嵌位电路，4是与脉冲信号发生器输出端连接的引出线，5是信号输出接头，6是放大器的电源线，所述压电晶片1的信号端用导线4从壳体2内引出与超声波脉冲信号发生器的输出端连接，压电晶片1的信号端还经嵌位电路与放大器3的输入端连接，放大器3的输出端与信号输出接头5连接，放大器3的电源线6从壳体2内引出。所述压电晶片的信号端和放大器的电源线可分别用导线从壳体上钻孔引出，也可与信号输出接头共用一个多芯插座从壳体内引出。参见附图2，图中的B为压电晶片，X1为输出信号接头，X2为压电晶片的信号端，+VS表示正电源，-VS表示负电源，嵌位电路包括降压电阻R1和嵌位二极管D1及D2，放大器包括两个运算放大器IC1和IC2、六个电阻R2-R7、六个电容C1-C6，其电路连接关系是：压电晶片B的信号端接X2和电阻R1，压电晶片B的另一端接地，电阻R1的另一端与电阻R2和嵌位二极管D1正极及D2负极连接，D1负极和D2正极接地，电阻R2另一端与IC1的第2脚连接，IC1的第3脚经R3接地，IC1的第1脚接地，IC1的第7脚和第8脚与正电源引入线+VS连接并经电容C2接地，IC1的第4脚与负电源引入线-VS连接并经电容C1接地，IC1的第5脚经电容C3与IC1的第4脚连接，IC1的第6脚经R4与IC1的第2脚连接，IC1的第6脚又经R5与IC2的第2脚连接，IC2的第3脚经R6接地，IC2的第1脚接地，IC2的第7脚和第8脚与正电源引入线+VS连接并经电容C5接地，IC2的第4脚与负电源引入线-VS连接并经电容C4接地，IC2的第5脚经电容C6与IC2的第4脚连接，IC2的第6脚经R7与IC2的第2脚连接，IC2的第6脚又与信号输出接头X1连接，信号输出接头X1的另一端接地。上述地线与壳体连接。调整R4与R2比值即可调整IC1的放大倍数，一般可设定为10倍，调整R7与R5比值即可调整IC2的放大倍数，可根据需要设定，范围可为1-200倍，调整电容C3或C6的容量可调整IC1或IC2的工作频带宽度。为了减小体积，使放大器能够直接装入现有探头的壳体内，放大器中的IC1和IC2选用AD8021型贴片式低噪音高速集成运算放大器，R1-R7选用贴片电阻，C1-C6选用贴片电容。工作时，接通放大器电源，由超声波脉冲发生器间断的向压电晶片发出一个或一串脉冲，由压电晶片将电脉冲转换成超声波射向被测物体，此时在压电晶片上的脉冲电压虽然很高，但因嵌位电路能将放大器输入端的电压嵌位在1V以下，所以不会影响放大器的正常工作，又由于计算机的控制对此时的放大器输出信号作为无用信号弃之不用，而在一个或一串脉冲结束后与下一个或下一串脉冲发出前，由计算机控制将压电晶片接收到的反射波转换成的电信号作为有用信号进行处理而完成一次检测，使同一个压电晶片可以在不同的时间内分别作为发射探头和接收探头使用，实现了收发同晶片的目的。又因在同一个金属壳体内装有放大器，能将接收到的微弱的信号进行适当放大，使输出的接收信号很强，有利于提高检测精度和长距离的传输信号，具有屏蔽性能好、结构合理、体积小、抗干扰性能强、误差小和测量精度高等优点，适合超声波检测仪器的探头广泛使用。

Claims (4)

1、一种收发同晶片并带有放大输出的超声波探头，包括壳体、压电晶片和信号输出接头，其特征在于还包括有一个放大器和一个嵌位电路，所述压电晶片的信号端用导线从壳体内引出与超声波脉冲信号发生器的输出端连接，压电晶片的信号端还经嵌位电路与放大器的输入端连接，放大器的输出端与信号输出接头连接，放大器的电源线从壳体内引出。

2、如权利要求1所述的收发同晶片并带有放大输出的超声波探头，其特征在于压电晶片的信号端和放大器的电源线可分别用导线从壳体上钻孔引出，也可与信号输出接头共用一个多芯插座从壳体内引出。

3、如权利要求1或2所述的收发同晶片并带有放大输出的超声波探头，其特征在于嵌位电路包括降压电阻R1和嵌位二极管D1及D2，放大器包括两个运算放大器IC1和IC2、六个电阻R2-R7、六个电容C1-C6，其电路连接关系是：压电晶片B的信号端接X2和电阻R1，压电晶片B的另一端接地，电阻R1的另一端与电阻R2和嵌位二极管D1正极及D2负极连接，D1负极和D2正极接地，电阻R2另一端与IC1的第2脚连接，IC1的第3脚经R3接地，IC1的第1脚接地，IC1的第7脚和第8脚与正电源引入线+VS连接并经电容C2接地，IC1的第4脚与负电源引入线-VS连接并经电容C1接地，IC1的第5脚经电容C3与IC1的第4脚连接，IC1的第6脚经R4与IC1的第2脚连接，IC1的第6脚又经R5与IC2的第2脚连接，IC2的第3脚经R6接地，IC2的第1脚接地，IC2的第7脚和第8脚与正电源引入线+VS连接并经电容C5接地，IC2的第4脚与负电源引入线-VS连接并经电容C4接地，IC2的第5脚经电容C6与IC2的第4脚连接，IC2的第6脚经R7与IC2的第2脚连接，IC2的第6脚又与信号输出接头X1连接，信号输出接头X1的另一端接地。

4、如权利要求3所述的收发同晶片并带有放大输出的超声波探头，其特征在于放大器中的IC1和IC2选用AD8021型贴片式低噪音高速集成运算放大器，R1-R7选用贴片电阻，C1-C6选用贴片电容。

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