專利名稱：一種超聲多普勒信號(hào)檢測(cè)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種超聲多普勒信號(hào)檢測(cè)電路。
背景技術(shù)：
超聲多普勒信號(hào)檢測(cè)電路通常應(yīng)用在胎心檢測(cè)和物體的速度測(cè)量中，應(yīng)用面較廣。現(xiàn)有的檢測(cè)電路通常為:基于模擬乘法器或基于混頻器的超聲多普勒信號(hào)檢測(cè)電路。發(fā)明人在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在以下缺點(diǎn)和不足:I)基于模擬乘法器的檢測(cè)電路的成本較高，且電路復(fù)雜；2)基于混頻器的檢測(cè)電路為非線性器件，混頻器通常為二極管混頻器、平衡混頻器和晶體管混頻器等，都由電感和變壓器等組成。在較低頻率工作時(shí)電感和變壓器的體積較大，價(jià)格高，工藝性差，各回路之間相互影響較嚴(yán)重，組合頻率干擾也較大，導(dǎo)致獲取到的多普勒信號(hào)不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種超聲多普勒信號(hào)檢測(cè)電路，該電路靈敏度高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，不需調(diào)試，提高了多普勒信號(hào)的檢測(cè)精度，詳見下文描述:—種超聲多普勒信號(hào)檢測(cè)電路，包括:振蕩器，所述振蕩器產(chǎn)生超聲波信號(hào)Wtl，通過超聲波驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)第一超聲探頭，所述第一超聲探頭發(fā)出的所述超聲波信號(hào)Qci照射到運(yùn)動(dòng)物體的表面，所述運(yùn)動(dòng)物體的表面反射具有多普勒效應(yīng)的超聲波信號(hào)ω，并被第二超聲探頭接收，經(jīng)過放大器放大后輸入到多普勒差頻器；所述超聲波信號(hào)Qtl也輸入到所述多普勒差頻器，所述多 普勒差頻器輸出多普勒差頻信號(hào)△ ω，所述多普勒差頻信號(hào)Δ ω經(jīng)過低頻濾波整形電路得到方波信號(hào)，并輸入至頻率測(cè)量電路，所述頻率測(cè)量電路輸出數(shù)字多普勒信號(hào)。所述多普勒差頻器具體包括:第一電阻和第二電阻，所述第一電阻的一端輸入第一信號(hào)源，所述第一電阻的另一端接第一二極管的陽極，所述第一二極管的陰極接第三電阻的一端，所述第三電阻的另一端接運(yùn)算放大器的輸出端，輸出所述多普勒差頻信號(hào)Λ ω ;所述第三電阻并聯(lián)連接電容；所述第二電阻的一端輸入第二信號(hào)源，所述第二電阻的另一端接第二二極管的陰極，所述第二二極管的陽極接所述運(yùn)算放大器的負(fù)極性輸入端；所述運(yùn)算放大器的正極性輸入端接地；所述第一二極管的陽極接所述第二二極管的陰極，所述第一二極管的陰極接所述
第二二極管的陽極。所述多普勒差頻器具體包括:第一電阻和第二電阻，所述第一電阻的一端輸入第一信號(hào)源，第一電阻的另一端分別接第一二極管的陽極和第二二極管的陰極，所述第一二極管的陰極和所述第二二極管陽極同時(shí)接運(yùn)算放大器的輸出端，輸出所述多普勒差頻信號(hào)△ ω ;所述第一二極管并聯(lián)電容；
所述第二電阻的一端輸入第二信號(hào)源，所述第二電阻的另一端分別接所述第一二極管的陽極、所述第二二極管的陰極和所述運(yùn)算放大器的負(fù)極性輸入端；所述運(yùn)算放大器的正極性輸入端接地。所述多普勒差頻器具體包括:第一電阻和第二電阻，所述第一電阻的一端輸入第一信號(hào)源，所述第一電阻的另一端接第三電阻的一端，所述第三電阻的另一端接運(yùn)算放大器的輸出端，輸出所述多普勒差頻信號(hào)；所述第二電阻的一端輸入第二信號(hào)源，所述第二電阻的另一端分別接所述第三電阻的一端和所述運(yùn)算放大器的負(fù)極性輸入端；所述運(yùn)算放大器的正極性輸入端接地。所述多普勒差頻器具體包括:第一電阻和第二電阻，所述第一電阻的一端輸入第一信號(hào)源，所述第二電阻的一端輸入第二信號(hào)源，所述第一電阻的另一端和所述第二電阻的另一端接運(yùn)算放大器的正極性輸入端；所述運(yùn)算放大器的負(fù)極性輸入端同時(shí)接第三電阻和第四電阻的一端；所述第三電阻的另一端接地；所述第四電阻的另一端接所述運(yùn)算放大器的輸出端，輸出所述多普勒差頻信號(hào)Λ ω。所述多普勒差頻器具體包括:第一電阻和第二電阻，所述第一電阻的一端輸入第一信號(hào)源，所述第二電阻的一端輸入第二信號(hào)源，所述第一電阻的另一端和所述第二電阻的另一端接運(yùn)算放大器的正極性輸入端；所述運(yùn)算放大器的負(fù)極性輸入端接輸出端，輸出所述多普勒差頻信號(hào)Λ ω。所述第一信號(hào)源具體為:所述多普勒效應(yīng)的超聲波信號(hào)《,Λ ω ;所述第二信號(hào)源具體為:所述超聲波信號(hào)ω0Ο所述第一信號(hào)源具體為:所述超聲波信號(hào)Otl ;所述第二信號(hào)源具體為:所述多普勒效應(yīng)的超聲波信號(hào)c^+Λ ω ο本發(fā)明提供的技術(shù)方案的有益效果是:通過采用運(yùn)算放大器構(gòu)成的多普勒差頻器作為超聲多普勒信號(hào)檢測(cè)電路，該電路簡(jiǎn)單、靈敏度高、工藝性好、容易集成，且提高了多普勒信號(hào)的檢測(cè)精度；且通過修改電阻和電容的值可以很容易改變多普勒差頻器的增益，通過對(duì)運(yùn)算放大器型號(hào)的選擇可以對(duì)多普勒信號(hào)進(jìn)行放大處理，滿足了實(shí)際應(yīng)用中的多種需要。


圖1為本發(fā)明提供的一種超聲多普勒信號(hào)檢測(cè)電路的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明提供的多普勒差頻器電路原理圖；圖3為圖2的戴維南等效電路原理圖；圖4為圖2的另一戴維南等效電路原理圖；圖5為本發(fā)明提供的另一多普勒 差頻器電路原理圖；圖6為本發(fā)明提供的另一多普勒差頻器電路原理圖；圖7為本發(fā)明提供的另一多普勒差頻器電路原理圖；圖8為本發(fā)明提供的另一多普勒差頻器電路原理圖。附圖中，各標(biāo)號(hào)所代表的部件列表如下:OSC:振湯器；1:超聲波驅(qū)動(dòng)電路；2:第一超聲探頭；3:運(yùn)動(dòng)物體；
4:第二超聲探頭；5:放大器；6:多普勒差頻器；7:低頻濾波整形電路；8:頻率測(cè)量電路；Λ ω:多普勒差頻信號(hào)；R1:第一電阻；R2:第二電阻；R3:第三電阻；R4:第四電阻；A:運(yùn)算放大器；C:電容；D1:第一二極管；D2:第二二極管；V1:第一信號(hào)源；V2:第二信號(hào)源；V0:輸出端。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說明如下:為了提高電路的靈敏度和超聲多普勒信號(hào)的檢測(cè)精度，本發(fā)明實(shí)施例提出了一種超聲多普勒信號(hào)檢測(cè)電路，詳見下文描述:實(shí)施例1參見圖1，一種超聲多普勒信號(hào)檢測(cè)電路，包括:振蕩器0SC，振蕩器OSC產(chǎn)生超聲波信號(hào)Qci，通過超聲波驅(qū)動(dòng)電路I驅(qū)動(dòng)第一超聲探頭2，第一超聲探頭2發(fā)出的超聲波信號(hào)Qtl照射到運(yùn)動(dòng)物體3的表面，運(yùn)動(dòng)物體3的表面反射具有多普勒效應(yīng)的超聲波信號(hào)ω0+Δ ω,并被第二超聲探頭4接收，經(jīng)過放大器5放大后輸入到多普勒差頻器6 ；超聲波信號(hào)Otl也輸入到多普勒差頻器6，多普勒差頻器6輸出多普勒差頻信號(hào)Δ ω，多普勒差頻信號(hào)Λ ω經(jīng)過低頻濾波整形電路7得到方波信號(hào)，并輸入至頻率測(cè)量電路8，頻率測(cè)量電路8輸出數(shù)字多普勒信號(hào)。其中，參見圖2，該多普勒差頻器6包括:第一電阻R1和第二電阻R2,第一電阻R1的一端輸入第一信號(hào)源V1,第一電阻R1的另一端接第一二極管D1的陽極，第一二極管D1的陰極接第三電阻R3的一端，第三電阻R3的另一端接運(yùn)算放大器A的輸出端Vtl，輸出多普勒差頻信號(hào)Λ ω ;第三電阻R3并聯(lián)連接電容C ;第二電阻R2的一端輸入第二信號(hào)源V2，第二電阻R2的另一端接第二二極管D2的陰極，第二二極管D2的陽極接運(yùn)算放大器A的負(fù)極性輸入端；運(yùn)算放大器A的正極性輸入端接地；第一二極管D1的陽極接第二二極管D2陰極，第一二極管D1的陰極接第二二極管D2陽極。S卩，第一二極管D1和第二二極管D2之間組成反并聯(lián)電路。下面結(jié)合圖3和圖4詳細(xì)描述該多普勒差頻器的工作原理，詳見下文描述:圖2中提供的差頻器通過采用戴維南定律等效為圖3中的電路。由于二極管的伏安特性為In = is(t^_1)(I)其中:IS為PN結(jié)的反向飽和電流；VS為溫度電壓當(dāng)量，在溫度為300K (攝氏溫度27° C)時(shí)約為26mV ；VD為導(dǎo)通電壓。當(dāng)VD》VS時(shí)，，因此(I)式可以改寫為Id = Isi vs( 2 )因此，二極管在Vd較小時(shí)呈現(xiàn)強(qiáng)烈的非線性電阻特性，以非線性電阻Rd替代兩支反向并聯(lián)二極管，即第一二極管D1和第二二極管D2。可以將圖2的原理圖進(jìn)一步等效成為圖4所示的電路。取R1 = R2 = R并令其足夠小，也即R1 = R/2 RD時(shí):
權(quán)利要求
1.一種超聲多普勒信號(hào)檢測(cè)電路，包括:振蕩器(OSC)，其特征在于，所述振蕩器(OSC)產(chǎn)生超聲波信號(hào)ω M通過超聲波驅(qū)動(dòng)電路(I)驅(qū)動(dòng)第一超聲探頭(2)，所述第一超聲探頭(2)發(fā)出的所述超聲波信號(hào)Oci照射到運(yùn)動(dòng)物體(3)的表面，所述運(yùn)動(dòng)物體(3)的表面反射具有多普勒效應(yīng)的超聲波信號(hào)ω-Λ ω，并被第二超聲探頭(4)接收，經(jīng)過放大器(5)放大后輸入到多普勒差頻器(6);所述超聲波信號(hào)Qtl也輸入到所述多普勒差頻器(6)，所述多普勒差頻器(6)輸出多普勒差頻信號(hào)Λ ω，所述多普勒差頻信號(hào)Λ ω經(jīng)過低頻濾波整形電路(7)得到方波信號(hào)，并輸入至頻率測(cè)量電路(8)，所述頻率測(cè)量電路(8)輸出數(shù)字多普勒信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲多普勒信號(hào)檢測(cè)電路，其特征在于，所述多普勒差頻器(6)具體包括:第一電阻(R1)和第二電阻(R2), 所述第一電阻(R1)的一端輸入第一信號(hào)源(V1),所述第一電阻(R1)的另一端接第一二極管(D1)的陽極，所述第一二極管(D1)的陰極接第三電阻(R3)的一端，所述第三電阻(R3)的另一端接運(yùn)算放大器(A)的輸出端，輸出所述多普勒差頻信號(hào)Λω ;所述第三電阻(R3)并聯(lián)連接電容(C)； 所述第二電阻(R2)的一端輸入第二信號(hào)源(V2),所述第二電阻(R2)的另一端接第二二極管(D2)的陰極，所述第二二極管(D2)的陽極接所述運(yùn)算放大器(A)的負(fù)極性輸入端；所述運(yùn)算放大器(A)的正極性輸入端接地； 所述第一二極管(D1)的陽極接所述第二二極管(D2)的陰極，所述第一二極管(D1)的陰極接所述第二二極管(D2)的陽極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲多普勒信號(hào)檢測(cè)電路，其特征在于，所述多普勒差頻器(6)具體包括:第一電阻(R1)和第二電阻(R2), 所述第一電阻(R1)的一端輸入第一信號(hào)源(V1),第一電阻(R1)的另一端分別接第一二極管(D1)的陽極和第二二極管(D2)的陰極，所述第一二極管(D1)的陰極和所述第二二極管(D2)陽極同時(shí)接運(yùn)算放大器(A)的輸出端，輸出所述多普勒差頻信號(hào)Λ ω ;所述第一二極管(D1)并聯(lián)電容(C)； 所述第二電阻(R2)的一端輸入第二信號(hào)源(V2),所述第二電阻(R2)的另一端分別接所述第一二極管(D1)的陽極、所述第二二極管(D2)的陰極和所述運(yùn)算放大器(A)的負(fù)極性輸入端；所述運(yùn)算放大器(A)的正極性輸入端接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲多普勒信號(hào)檢測(cè)電路，其特征在于，所述多普勒差頻器(6)具體包括:第一電阻(R1)和第二電阻(R2), 所述第一電阻(R1)的一端輸入第一信號(hào)源(V1),所述第一電阻(R1)的另一端接第三電阻(R3)的一端，所述第三電阻(R3)的另一端接運(yùn)算放大器(A)的輸出端，輸出所述多普勒差頻 目號(hào)Δ ω ； 所述第二電阻(R2)的一端輸入第二信號(hào)源(V2),所述第二電阻(R2)的另一端分別接所述第三電阻(R3)的一端和所述運(yùn)算放大器(A)的負(fù)極性輸入端；所述運(yùn)算放大器(A)的正極性輸入端接地。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲多普勒信號(hào)檢測(cè)電路，其特征在于，所述多普勒差頻器(6)具體包括:第一電阻(R1)和第二電阻(R2), 所述第一電阻(R1)的一端輸入第一信號(hào)源(V1),所述第二電阻(R2)的一端輸入第二信號(hào)源(v2)，所述第一電阻(R1)的另一端和所述第二電阻(R2)的另一端接運(yùn)算放大器(A)的正極性輸入端；所述運(yùn)算放大器(A)的負(fù)極性輸入端同時(shí)接第三電阻(R3)和第四電阻(R4)的一端；所述第三電阻(R3)的另一端接地；所述第四電阻(R4)的另一端接所述運(yùn)算放大器(A)的輸出端，輸出所述多普勒差頻信號(hào)Δω。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲多普勒信號(hào)檢測(cè)電路，其特征在于，所述多普勒差頻器(6)具體包括:第一電阻(R1)和第二電阻(R2), 所述第一電阻(R1)的一端輸入第一信號(hào)源(V1),所述第二電阻(R2)的一端輸入第二信號(hào)源(V2),所述第一電阻(R1)的另一端和所述第二電阻(R2)的另一端接運(yùn)算放大器(A)的正極性輸入端；所述運(yùn)算放大器(A)的負(fù)極性輸入端接輸出端，輸出所述多普勒差頻信號(hào)Δ ω。
7.根據(jù)權(quán)利要求2至6中任一權(quán)利要求所述的一種超聲多普勒信號(hào)檢測(cè)電路，其特征在于， 所述第一信號(hào)源(V1)具體為:所述多普勒效應(yīng)的超聲波信號(hào) ω0+Δω ;所述第二信號(hào)源(V2)具體為:所述超聲波信號(hào)ω0。
8.根據(jù)權(quán)利要求2至6中任一權(quán)利要求所述的一種超聲多普勒信號(hào)檢測(cè)電路，其特征在于， 所述第一信號(hào)源(V1)具體為:所述超聲波信號(hào)ω0 ;所述第二信號(hào)源(V2)具體為:所述多普勒效應(yīng)的超聲波信號(hào)ω0+Δω。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超聲多普勒信號(hào)檢測(cè)電路，包括振蕩器，振蕩器產(chǎn)生超聲波信號(hào)，通過超聲波驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)第一超聲探頭，第一超聲探頭發(fā)出的超聲波信號(hào)照射到運(yùn)動(dòng)物體的表面，運(yùn)動(dòng)物體的表面反射具有多普勒效應(yīng)的超聲波信號(hào)，并被第二超聲探頭接收，經(jīng)過放大器放大后輸入到多普勒差頻器；超聲波信號(hào)也輸入到多普勒差頻器，多普勒差頻器輸出多普勒差頻信號(hào)，多普勒差頻信號(hào)經(jīng)過低頻濾波整形電路得到方波信號(hào)，并輸入至頻率測(cè)量電路，頻率測(cè)量電路輸出數(shù)字多普勒信號(hào)。該檢測(cè)電路簡(jiǎn)單、靈敏度高、工藝性好、容易集成，且提高了多普勒信號(hào)的檢測(cè)精度；且通過修改電阻和電容的值可以很容易改變多普勒差頻器的增益，滿足了實(shí)際應(yīng)用中的多種需要。
文檔編號(hào)G01S15/58GK103142250SQ20131004708
公開日2013年6月12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)明者李剛, 張浩澤, 林凌 申請(qǐng)人:天津大學(xué)