電阻R21的另一端接三極管VQ2的基極、三極管VQ4的集電極，齊納二極管VZ2的負(fù)極經(jīng)電阻R22接信號(hào)地，電容C21的另一端接信號(hào)地，三極管VQ4的發(fā)射極接信號(hào)地，三極管VQ4的基極經(jīng)電阻R23接緩沖器芯片N2的4腳，緩沖器芯片N2的2腳接發(fā)射脈沖信號(hào)EMIT。
[0043]阻抗匹配電路包括電阻R25、電阻R27、二極管V2、電感L2，電阻R25的一端、二極管V2的負(fù)極接高壓電容C23的另一端，電阻R25的另一端接信號(hào)地，二極管V2的正極接電感L2的一端，電感L2的另一端接電阻R27的一端、超聲波探頭PO，電阻R27的另一端接信號(hào)地。
[0044]高壓發(fā)生過程:
[0045]充電脈沖信號(hào)HV_CHARGE和發(fā)射脈沖信號(hào)EMIT可以由單片機(jī)或其它電路產(chǎn)生，發(fā)射脈沖信號(hào)滯后于充電脈沖信號(hào)，在該滯后時(shí)間內(nèi)，高壓電容C23可以充滿電。本實(shí)用新型僅僅是利用到單片機(jī)或其它電路產(chǎn)生的充電脈沖信號(hào)HV_CHARGE和發(fā)射脈沖信號(hào)EMIT，不在于單片機(jī)或其它電路是如何產(chǎn)生該脈沖信號(hào)。
[0046]HV_CHARGE產(chǎn)生高低電平變換，當(dāng)HV_CHARGE為高電平時(shí)N溝道MOS場(chǎng)效應(yīng)管VQl導(dǎo)通，電感LI充電，電流瞬間可以達(dá)到很大，此時(shí)HV_CHARGE變?yōu)榈碗娖?，?chǎng)效應(yīng)管VQl夾斷，由于電感LI的電流不能發(fā)生突變，必然經(jīng)過二極管Vl向高壓電容C23充電；由于二極管Vl的單向?qū)щ娦?，?dāng)場(chǎng)效應(yīng)管VQl再次導(dǎo)通的時(shí)候場(chǎng)效應(yīng)管VQl的漏極(D)電位接近O時(shí)，高壓電容C23的電荷也不會(huì)回流。經(jīng)過大約30個(gè)這樣的切換，高壓電容C23基本就可以充電到150V左右。
[0047]脈沖發(fā)射:
[0048]始狀態(tài)下，即高壓電容C23處于充電狀態(tài)時(shí)，EMIT為低電平，三極管VQ4和三極管VQ2均處于截止?fàn)顟B(tài)、場(chǎng)效應(yīng)管VQ3的I腳為低電平，場(chǎng)效應(yīng)管VQ3處于斷開狀態(tài)。高壓產(chǎn)生之后，高壓電容C23的2腳電位相對(duì)于地位150V左右，經(jīng)過齊納二極管VZl和齊納二極管VZ2的穩(wěn)壓作用之后，電容C21兩端的電壓大約為12V。
[0049]超聲波發(fā)射時(shí)，EMIT變?yōu)楦唠娖?，三極管VQ4和三極管VQ2導(dǎo)通，場(chǎng)效應(yīng)管VQ3的I腳變?yōu)楦唠娖?，?chǎng)效應(yīng)管VQ3導(dǎo)通，高壓電容C23的2腳電位突變?yōu)镺。因?yàn)殡娙莸碾姾刹荒馨l(fā)生突變，高壓電容C23的電位突然變?yōu)?150V，這個(gè)電位經(jīng)過二極管V2、電感L2和同軸電纜耦合到超聲波探頭PO上，產(chǎn)生一個(gè)尖脈沖，_3dB上升時(shí)間為5nS。發(fā)射脈沖信號(hào)EMIT緊跟在脈沖信號(hào)HV_CHARGE之后，發(fā)射脈沖信號(hào)EMIT與下一個(gè)充電脈沖信號(hào)HV_CHARGE之間具有間期，在發(fā)射高壓之后的間期進(jìn)行回波檢測(cè)。
[0050]形成窄脈沖的要素是:
[0051]1、前沿陡，也就是說產(chǎn)生下降沿時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)管VQ3夾斷迅速，這得益于該MOSFET的驅(qū)動(dòng)是由一個(gè)三極管VQ4和三極管VQ2復(fù)合而成的達(dá)林頓管，驅(qū)動(dòng)能力很強(qiáng)，可以用做大功率開關(guān)管。
[0052]2、上升沿陡峭。采用電感L2、電阻R27、二極管V2、電阻R25形成一個(gè)阻抗匹配電路，使得高壓脈沖的能量得到快速衰減，并能減少余振。
[0053]緩沖器芯片N1、緩沖器芯片N2是型號(hào)為SN74AHCT1G12OTCK的具有三態(tài)輸出的單路總線緩沖器閘；
[0054]電容C22為0.1 μ F，二極管V4的型號(hào)為BAS16，場(chǎng)效應(yīng)管VQl和場(chǎng)效應(yīng)管VQ3使用型號(hào)為2SK1334的M0SFET，電感LI為ImH，二極管Vl和V3采用反向耐壓能力比較好的MURS120T3，齊納二極管VZl和齊納二極管VZ2分別采用1SMB150AT3和BZX-84,其中齊納二極管VZ2的擊穿電壓為12V。三極管VQ4和三極管VQ2分別采用MMBT2369和MMBT4403，組合形成達(dá)林頓管，電阻R21為100K Ω，電阻R24為75 Ω，電感L2為56nH，電阻R27為
5.61^，電阻1?25為 IK Ω，二極管 V2 為 BAS16。
[0055]以上所述為本實(shí)用新型最佳實(shí)施方式的舉例，其中未詳細(xì)述及的部分均為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的公知常識(shí)。本實(shí)用新型的保護(hù)范圍以權(quán)利要求的內(nèi)容為準(zhǔn)，任何基于本實(shí)用新型的技術(shù)啟示而進(jìn)行的等效變換，也在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.窄脈沖超聲波高壓發(fā)射電路，其特征在于:包括高壓電容C23、高壓充電電路、控制電路和阻抗匹配電路； 所述高壓充電電路、控制電路的輸出端分別與高壓電容C23的一端連接；阻抗匹配電路的輸入端與高壓電容C23的另一端連接。
2.如權(quán)利要求1所述的窄脈沖超聲波高壓發(fā)射電路，其特征在于:所述高壓充電電路用于對(duì)高壓電容C23進(jìn)行間歇式充電，在高壓電容C23上產(chǎn)生高電壓； 所述控制電路用于控制高壓電容C23快速釋放產(chǎn)生的高電壓； 阻抗匹配電路用于將高壓電容C23釋放的高電壓耦合至超聲波探頭。
3.如權(quán)利要求1或2所述的窄脈沖超聲波高壓發(fā)射電路，其特征在于:所述高壓充電電路包括二極管V1、電感LI和N型場(chǎng)效應(yīng)管VQl ； 所述場(chǎng)效應(yīng)管VQl的D端接電感LI的一端、二極管Vl的正極，二極管Vl負(fù)極接高壓電容C23的一端，場(chǎng)效應(yīng)管VQl的S端接信號(hào)地，電感LI的另一端接電源。
4.如權(quán)利要求3所述的窄脈沖超聲波高壓發(fā)射電路，其特征在于:所述高壓充電電路還包括并聯(lián)的電容C22、二極管V4和緩沖器芯片NI ； 所述二極管V4的正極接場(chǎng)效應(yīng)管VQl的G端；二極管V4的負(fù)極接緩沖器芯片NI的輸出端；緩沖器芯片NI的輸入端用于耦接充電脈沖信號(hào)。
5.如權(quán)利要求4所述的窄脈沖超聲波高壓發(fā)射電路，其特征在于:所述高壓充電電路還包括二極管V3、電阻R26 ； 所述二極管V3的負(fù)極接二極管Vl的正極；二極管V3的正極接信號(hào)地； 所述阻R26連接在N型場(chǎng)效應(yīng)管VQl的G端與信號(hào)地之間。
6.如權(quán)利要求1或2所述的窄脈沖超聲波高壓發(fā)射電路，其特征在于:所述控制電路包括三極管VQ2、場(chǎng)效應(yīng)管VQ3、三極管VQ4 ； 所述場(chǎng)效應(yīng)管VQ3的D端接高壓電容C23的一端，場(chǎng)效應(yīng)管VQ3的G端接三極管VQ2的集電極，三極管VQ2的基極接三極管VQ4的集電極，場(chǎng)效應(yīng)管VQ3的S端接信號(hào)地。
7.如權(quán)利要求6所述的窄脈沖超聲波高壓發(fā)射電路，其特征在于:所述控制電路還包括齊納二極管VZl、齊納二極管VZ2和緩沖器芯片N2 ； 所述齊納二極管VZl的正極接高壓電容C23的一端，齊納二極管VZl的負(fù)極接三極管VQ2的發(fā)射極、齊納二極管VZ2的正極； 所述三極管VQ2的基極耦接齊納二極管VZl的負(fù)極，齊納二極管VZ2的負(fù)極耦接信號(hào)地，緩沖器芯片N2的輸出端耦接三極管VQ4的基極，緩沖器芯片N2的輸入端用于耦接發(fā)射脈沖信號(hào)EMIT。
8.如權(quán)利要求7所述的窄脈沖超聲波高壓發(fā)射電路，其特征在于:所述控制電路還包括電容C21、電阻R24 ； 所述電阻R24耦接在三極管VQ2的集電極與信號(hào)地之間。
9.如權(quán)利要求1或2所述的窄脈沖超聲波高壓發(fā)射電路，其特征在于:所述阻抗匹配電路包括二極管V2、電感L2、電阻R25、電阻R27 ； 所述二極管V2的負(fù)極接高壓電容C23的另一端，二極管V2的正極經(jīng)電感L2耦接超聲波探頭PO。
10.如權(quán)利要求9所述的窄脈沖超聲波高壓發(fā)射電路，其特征在于:所述阻抗匹配電路還包括所述電阻R25耦接在二極管V2的負(fù)極與信號(hào)地之間；電阻R27耦接在超聲波探頭PO與信號(hào)地之間。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種窄脈沖超聲波高壓發(fā)射電路，包括高壓電容C23、高壓充電電路、控制電路和阻抗匹配電路；高壓充電電路、控制電路的輸出端分別與高壓電容C23的一端連接；阻抗匹配電路的輸入端與高壓電容C23的另一端連接，脈沖寬度可以達(dá)到5nS，檢測(cè)分辨率高。
【IPC分類】G01B15-02, H02M9-00
【公開號(hào)】CN204329915
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420718359
【發(fā)明人】楊慶德, 尹建華
【申請(qǐng)人】山東中科普銳檢測(cè)技術(shù)有限公司
【公開日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2014年11月26日