專利名稱：一種超聲發(fā)射電路與單電源放大器的變壓器耦合方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超聲波無損檢測(cè)領(lǐng)域，特別是超聲波探傷儀中超聲波發(fā)射電路與放大器之間的耦合方法。
背景技術(shù)：
在超聲波無損檢測(cè)中，采用壓電材料的超聲波傳感器或探頭需要非常高的脈沖電壓激勵(lì)以產(chǎn)生超聲波。超聲波發(fā)射電路的直流工作電平通常處在零電平，超聲波發(fā)射電路與模擬放大器之間通常采用直接耦合方式，為保證放大器的輸入電平與聲發(fā)射電路一致，放大器必須采用對(duì)稱的正負(fù)雙電源供電，導(dǎo)致放大電路功耗大，電源的供電電路復(fù)雜。以ADI公司的可變?cè)鲆娣糯笃鰽D603為例，在±5V電源，20mA電流條件下，每個(gè)放大器需要200mW，在土 12V電源，20mA電流條件下，每個(gè)放大器需要480mW。一個(gè)超聲波探傷儀的模擬前端通常需要3級(jí)放大器，對(duì)應(yīng)的功耗分別為600mW和1440mW。如果考慮到電源的效率，那么，功耗更大。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述直接耦合方法存在的放大器功耗大，需要正負(fù)電源供電問題，本發(fā)明提出一種變壓器耦合方法，能很好的解決上述問題。來自探頭的回波信號(hào)通過電阻接入變壓器的初級(jí)，變壓器的輸出接到放大器的差分輸入端，次級(jí)的中間抽頭提供電源的共模電壓。如果放大器已經(jīng)為差分輸入端提供了內(nèi)部共模電壓，則次級(jí)的中間抽頭也可取消。以ADI公司另一種可變?cè)鲆娣糯笃鰽D8331為例，在+5V單電源，25mA電流條件下，每個(gè)放大器需要125mW。一個(gè)超聲波探傷儀的模擬前端通常需要3級(jí)放大器，對(duì)應(yīng)的功耗分別為450mW。由于變壓器實(shí)現(xiàn)了聲發(fā)射電路與放大器的隔離，因此，變壓器兩端的直流工作電壓可以不同，使放大器可以采用低功耗、低成本的單電源放大器。變壓器耦合的隔離作用還有利于印制板的設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)的抗噪聲性能。


圖1傳統(tǒng)的直接耦合電路圖2本發(fā)明提出的變壓器耦合電路圖3本發(fā)明的具體實(shí)現(xiàn)原理圖(圖中Tl就是本發(fā)明的耦合變壓器；AD8331為可變?cè)鲆娣糯笃?，其中GAIN輸入為電壓值，用來調(diào)整AD8331的放大倍數(shù)；框I里面位電壓轉(zhuǎn)換電路，將輸入的5V電壓轉(zhuǎn)換為AD8331所需的電壓值)具體實(shí)施方法本發(fā)明中耦合變壓器對(duì)信號(hào)進(jìn)行耦合的步驟:步驟1:壓電晶片產(chǎn)生超聲波信號(hào)，回波信號(hào)由S0、SI引入，經(jīng)電阻進(jìn)入開關(guān)選擇器；步驟2:根據(jù)信號(hào)輸入的路徑，選擇所要接入的線路，送入耦合變壓器；步驟3:耦合變壓器對(duì)信號(hào)進(jìn)行耦合，輸出兩路數(shù)值相同、極性相反的差分信號(hào)，經(jīng)全波橋式整流器整流，送入差分放大電路；步驟4:耦合變壓器輸出端中間一根線路作為備用輸出端，在差分放大器無法進(jìn)行共模輸出時(shí)，可接入線路，產(chǎn)生共模信號(hào)輸出，使電路正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明提出一種超聲發(fā)射電路與單電源放大器的變壓器耦合方法，其特征在于超聲波傳感器(探頭)工作在零電 平，放大器采用單電源供電，聲波發(fā)射電路與放大器之間采用變壓器耦合實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。本發(fā)明使放大器可采用單電源供電，降低了功耗，簡(jiǎn)化了放大電路。
全文摘要
一種超聲發(fā)射電路與單電源放大器的變壓器耦合方法。本發(fā)明對(duì)超聲波探傷儀中信號(hào)輸入方式進(jìn)行了改進(jìn)。在信號(hào)輸入端采用了耦合變壓器對(duì)信號(hào)進(jìn)行耦合處理，產(chǎn)生兩路數(shù)值相同、極性相反的差分信號(hào)，簡(jiǎn)化電路、降低了功耗，同時(shí)提高了抗干擾能力、改善了信噪比。
文檔編號(hào)G01N29/28GK103217483SQ20131004456
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月5日
發(fā)明者徐大專, 王榮軍, 董曄 申請(qǐng)人:南京夏能達(dá)電子科技有限公司