超声波发射和接收电路

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超声波电路知识点总结

超声波电路知识点总结

超声波电路知识点总结一、超声波电路的基础知识1. 超声波的产生和接收超声波的产生一般通过压电效应和磁致伸缩效应实现。

压电效应是指一些晶体在受到外力影响下会发生形变,并产生电压,而磁致伸缩效应是指在磁场作用下,磁性材料会产生形变。

常见的压电超声波发生器是利用压电陶瓷或晶体的压电效应产生超声波,而压电传感器则是利用压电效应接收超声波信号。

2. 超声波的特性超声波具有高频率、短波长、能穿透一些材料等特点,因此在一些特定应用中有着很好的效果。

超声波的频率通常在20kHz以上,最常用的频率为40kHz或者60kHz。

由于其短波长,超声波可以穿透液体、固体等材料,因此在医疗、测距、清洗等领域有广泛应用。

3. 超声波电路的基本组成超声波电路一般由发射电路、接收电路和信号处理电路组成。

发射电路用于产生超声波信号,接收电路用于接收超声波信号,信号处理电路用于对接收到的信号进行处理和分析。

这三部分电路都是超声波系统中非常重要的组成部分。

二、超声波电路的设计和应用1. 超声波发射电路的设计超声波发射电路的设计需要考虑到信号的稳定性、频率的准确性和功率的控制等问题。

一般来说,压电陶瓷或压电晶体都需要接入到谐振电路中,通过谐振电路的共振效应来产生稳定的超声波信号。

此外,为了提高超声波的频率准确性和稳定性,通常还需要在发射电路中加入一些频率稳定的元器件,比如晶振或者数字控制的频率合成电路。

2. 超声波接收电路的设计超声波接收电路的设计同样需要考虑到信号的稳定性、灵敏度和抗干扰能力等问题。

一般来说,超声波接收电路需要接入到一个带通滤波器中,以滤除掉非超声波频率的干扰信号。

此外,为了提高接收电路的灵敏度和动态范围,通常还需要在接收电路中加入一些低噪声放大器和自动增益控制电路。

3. 超声波信号处理电路的设计超声波信号处理电路的设计一般需要考虑到对接收到的信号进行放大、滤波、定时、脉冲压缩、解调等处理。

这些处理工作都需要通过一些专门的模拟电路或者数字电路来实现。

超声波自激电路_解释说明以及概述

超声波自激电路_解释说明以及概述

超声波自激电路解释说明以及概述1. 引言1.1 概述超声波自激电路是一种基于超声波技术的电路设计,能够通过超声波的发射和接收实现自身的激励和反馈。

随着科技的不断发展,超声波在医疗、工业和军事等领域得到了广泛应用。

对于超声波自激电路的深入研究和理解,可以帮助我们更好地掌握其工作原理、优化参数选择以及提升稳定性和可靠性。

1.2 文章结构本文共分为五个部分来介绍超声波自激电路。

在引言部分,我们将对本文进行概述,并介绍文章的结构安排。

紧接着,在第二部分中,我们将详细解释超声波技术的基本原理并探讨自激电路原理及其应用领域。

第三部分将聚焦于超声波自激电路的组成和工作原理,包括发射器部分和接收器部分。

在第四部分中,我们将重点讨论设计与实现超声波自激电路时需要考虑的关键要点,如参数选择与优化、低噪声设计技巧以及稳定性和可靠性的考虑方法。

最后,在第五部分中,我们将对本文进行总结,并展望和提出对超声波自激电路研究的建议。

1.3 目的本文的目的是深入解释和说明超声波自激电路的工作原理,为读者提供一个全面了解该技术的机会。

通过详细阐述超声波自激电路的组成和工作原理,并探讨设计与实现时需要注意的要点,我们希望读者能够更好地理解超声波自激电路,并在相关领域中应用此技术时能够做出准确有效的决策和优化。

同时,通过展望未来并提出建议,我们也鼓励读者在超声波自激电路研究方面进行进一步深入探索和创新。

2. 超声波自激电路解释说明2.1 超声波技术概述超声波是一种高频声波,其频率通常大于20kHz。

由于超声波具有短波长、高能量传输和穿透力强等特点,因此在各种领域得到广泛应用。

超声波技术包括超声检测、成像、测距、清洗等多种应用。

2.2 自激电路原理超声波自激电路是指通过一定的声音反馈机制,使电路产生并放大超声信号的一种电路设计。

其基本原理是通过将发射器产生的超声信号经过介质传播后,被接收器拾取到并再次放大输出。

这种自激反馈机制使得电路能够持续产生目标频率的超声信号。

40kHZ超声波收发电路图及详解

40kHZ超声波收发电路图及详解

40kHZ超声波收发电路40kHZ超声波发射电路(1)40kHZ超声波发射电路之一,由F1~F3三门振荡器在F3的输出为40kHZ方波,工作频率主要由C1、R1和RP决定,用RP可调电阻来调节频率。

F3的输出激励换能器T40-16的一端和反向器F4,F4输出激励换能器T40-16的另一端,因此,加入F4使激励电压提高了一倍。

电容C3、C2平衡F3和F4的输出,使波形稳定。

电路中反向器F1~F4用CC4069六反向器中的四个反向器,剩余两个不用(输入端应接地)。

电源用9V叠层电池。

测量F3输出频率应为40kHZ±2kHZ,否则应调节RP。

发射超声波信号大于8m。

40kHZ超声波发射电路(2)40kHZ超声波发射电路之二,电路中晶体管VT1、VT2组成强反馈稳频振荡器,振荡频率等于超声波换能器T40-16的共振频率。

T40-16是反馈耦合元件,对于电路来说又是输出换能器。

T40-16两端的振荡波形近似于方波,电压振幅接近电源电压。

S是电源开关,按一下S,便能驱动T40-16发射出一串40kHZ超声波信号。

电路工作电压9V,工作电流约25mA。

发射超声波信号大于8m。

电路不需调试即可工作。

40kHZ超声波发射电路(3)40kHZ超声波发射电路之三,由VT1、VT2组成正反馈回授振荡器。

电路的振荡频率决定于反馈元件的T40-16,其谐振频率为40kHZ±2kHZ。

频率稳定性好,不需作任何调整,并由T40-16作为换能器发出40kHZ的超声波信号。

电感L1与电容C2调谐在40kHZ起作谐振作用。

本电路适应电压较宽(3~12V),且频率不变。

电感采用固定式,电感量5.1mH。

整机工作电流约25mA。

发射超声波信号大于8m。

40kHZ超声波发射电路(4)40kHZ超声波发射电路之四,它主要由四与非门电路CC4011完成振荡及驱动功能,通过超声换能器T40-16辐射出超声波去控制接收机。

其中门YF1与门YF2组成可控振荡器,当S按下时,振荡器起振,调整RP改变振荡频率,应为40kHZ。

4mhz超声波电路

4mhz超声波电路

4mhz超声波电路4MHz超声波电路是一种常见的电子组件,它具有广泛的应用领域。

本文将介绍一些关于4MHz超声波电路的基本知识和应用。

我们需要了解超声波的定义和原理。

超声波是一种频率高于人类听觉范围的声波,其频率通常在20kHz到1GHz之间。

超声波的产生依赖于压电材料的特性,当压电材料受到电场激励时,会产生机械振动,从而产生超声波。

4MHz超声波电路通常由多个组件组成,包括发射器、接收器和控制电路。

发射器通过将电信号转换为超声波信号来产生超声波。

接收器则将接收到的超声波信号转换为电信号,以便后续处理和分析。

控制电路负责控制整个超声波系统的运行。

在医学领域,4MHz超声波电路广泛应用于超声医学成像。

通过将超声波发送到人体内部,可以获取到人体组织的影像,从而用于诊断和治疗。

超声医学成像具有无创、实时性和可重复性的优点,因此被广泛应用于临床。

4MHz超声波电路还在工业领域有着重要的应用。

例如,它可以用于测量材料的厚度、检测缺陷和定位物体等。

由于超声波在材料中的传播速度取决于材料的物理性质,因此可以通过测量超声波的传播时间来获取关于材料性质的信息。

在生活中,4MHz超声波电路还可以应用于超声波清洁器、超声波距离测量仪等设备中。

超声波清洁器利用超声波的高频振动产生微小的气泡,从而实现对物体表面的清洁。

超声波距离测量仪则利用超声波的传播时间来测量物体与传感器之间的距离。

总结一下,4MHz超声波电路是一种重要的电子组件,具有广泛的应用领域。

它在医学、工业和生活中都发挥着重要的作用。

通过了解超声波的原理和应用,我们可以更好地理解和利用4MHz超声波电路。

希望本文对读者有所启发,增加对超声波技术的了解。

超声波发射电路及接收电路图经典

超声波发射电路及接收电路图经典

超声波发射电路及接收电路图
超声波发射电路
发射电路如图3a所示;发射电路将接收到的方波脉冲信号送入乙类推挽放大电路,用其输出信号驱动CMOS管,接着将其脉冲信号加到高频脉冲变压器进行功率放大,使幅值增加到100多伏,最后将放大的脉冲方波信号加到超声波换能器上产生频率为125 kHz的超声波并将其发射出去;
超声波接收电路
接收电路由OP37构成的两级运放电路,TL082构成的二阶带通滤波电路以及LM393构成的比较电路三部分组成;因本系统频率较高,回波信号非常弱,为毫伏级,因此设计成两级放大电路,第一级放大100倍,第二级放大50倍,共放大5 000倍左右;
另外考虑到本系统要适应各种复杂的工作环境,因此设计了由TL082构成的高精度带通滤波电路,以供回波信号放大后进行进一步滤波,将滤波后的信号输入到LM393构成的比较器反相输入端,与基准电压相比较,并且对其比较输出电压进行限幅,将其电压接至D触发器,比较器将经过放大后的交流信号整形出方波信号,将其接至FPGA,启动接收模块计数,达到脉冲串设定值时,关闭计时计数器停止计数;
本文来自: DZ3W 原文网址:http://.dz3w/sch/test/0086260.html
本文来自: DZ3W 原文网址:http://.dz3w/sch/test/0086260.html。

6.10超声波传感器发送与接收电路设计

6.10超声波传感器发送与接收电路设计

安康学院学年论文﹙设计﹚题目超声波传感器发送与接收电路设计学生姓名王洋学号2010222304所在院(系)电子与信息工程系专业班级电子信息工程1班指导教师张兴辉2012 年 6月 13日超声波传感器发送与接收电路设计王洋(安康学院电子与信息工程系电子信息工程10级,陕西安康725000)指导教师:张兴辉【摘要】随着科学技术的快速发展,超声波在科学技术中的应用越来越广,本设计主要对超声波传感器的发送与接收电路进行了理论分析设计。

由于超声波具有频率高、波长短、绕射现象小,特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点,因而它可以广泛应用于工业生产、医学检查、日常生活、无人驾驶汽车、自动作业现场的自动引导小车及机器人等。

【关键字】超声波、传感器、电路设计Ultrasonic Sensor to Send and Receive Circuit DesignAuthor: Wang Yang(Grade 10,Class 1,Major Electronic and Information Engineering,Electronic and Information Engineering Dept.,Ankang University,Ankang 725000,Shaanxi)Directed by Zhang XinghuiAbstract:With the rapid development of science and technology, ultrasonic applications in science and technology are more and more wide, the main design of the ultrasonic sensors for sending and receiving circuit are analyzed design. Because ultrasound with high frequency, short wavelength and the diffraction are small, especially the good direction, can be a ray and directional propagation characteristics, so it can be widely used in industrial production, medical examination, daily life, unmanned aerial vehicles, automatic work scene of automatic guided vehicle and robot.Key words:Ultrasonic, transducer, circuit design1 超声波传感器的概述以超声波作为检测手段,必须产生超声波和接收超声波。

超声波发射与接收电路

超声波发射与接收电路

超声波发射和接收电路在本设计中,咱们设计的发射和接收电路都是别离只有一个,通过继电器进行顺、逆流方向收发电路的切换,如此做既降低了本钱,又排除非对称性电路误差,且发射脉冲通过利用单独的继电器别离对发射和接收换能器进行操纵,使换能器的发射和接收电路完全隔离,排除发射信号对接收的阻碍。

4.2.1超声波发射电路接收信号的大小和好坏直接取决于发射传感器的发射信号,由于利用收发共用型超声换能器,因此除选用性能优良的超声波传感器外,发射电路和前级信号接收电路相当重要,它决定着整个系统的灵敏度和精度。

超声波测量最经常使用的换能器发射电路大体可分为三种类型:窄脉冲触发的宽带鼓励电路、调制脉冲谐振电路和单脉冲发射电路。

从早先国内入口的日本超声波流量计来看,大体都采纳的是窄脉冲驱动电路。

这种电路在设计上一样是用一个极快速的电子开关通过对储能元件的放电来实现,这些开关器件一样为晶闸管或大功率场效应管(MOSFET)。

由于需要输出鼓励信号的瞬时功率大,因此开关器件必需由直流高压供电,一样要达到几十到一百伏以上,这在电池供电的系统中无法实现;另外,开关刹时会产生高压脉冲,对整个电路的抗干扰设计不利。

而脉冲谐振电路设计起来比较简单,其大体方式是用振荡电路产生一个高频振荡,通过幅值和功率放大后接至换能器,使换能器发出超声波,确保高频振荡的频率与换能器固有频率一致,那么可取得超声发射的最正确成效。

谐振电路能够利用较低的电压产生较强的超声波发射,适合利用电池供电的系统,而且它能精准地操纵发射信号,效率高。

在本设计中,超声发射电路采纳了持续脉冲发射电路,它由脉冲发生、放大电路组成,具体电路连接如图17所示。

单片机发出的方波信号经三极管放大和变压器升压,达到足够功率后推动换能器超声超声波,那个地址变压器的要紧用途是升高脉冲电压和使振荡器的输出阻抗与负载(超声换能器)阻抗匹配,变压器与探头接成单端鼓励方式。

图17超声波发射电路4.3.2 超声波接收电路发射换能器发出超声波信号后,信号通过流体传播到接收换能器,中间有杂 质和气泡等阻碍,强度不断减小,而且强度也不稳固。

《超声波测距仪电路设计》

《超声波测距仪电路设计》

《超声波测距仪电路设计》超声波测距仪电路设计超声波测距仪是一种常见的测距装置,它利用超声波的传播特性来测量目标物体与测距仪之间的距离。

其基本原理是利用超声波的发射和接收来计算目标物体与设备之间的距离。

超声波测距仪的电路设计包括发射电路和接收电路两部分。

1.发射电路设计超声波测距仪的发射电路主要包括发射器、脉冲发生电路和驱动电路。

发射器是将电能转换为声能的装置,一般采用压电陶瓷材料。

脉冲发生电路是用来产生发送的超声波脉冲信号的电路,常用的是555定时器芯片,通过设置合适的频率和占空比,可以实现超声波脉冲的产生。

驱动电路主要是将脉冲信号放大,并提供足够的电流和电压来驱动发射器。

2.接收电路设计超声波测距仪的接收电路主要包括接收器、放大电路和信号处理电路。

接收器是将接收到的声波信号转换为电信号的装置,常用的是压电陶瓷材料。

放大电路主要是将接收到的微弱信号放大到合适的电平,以便后续的信号处理。

信号处理电路包括滤波器和放大器,滤波器用于滤除杂散信号,放大器用于放大清晰的接收信号。

3.其他设计考虑除了发射电路和接收电路,还需要考虑一些其他设计因素。

第一,为了减小测量误差,需要加入合适的校准电路来对测量系统进行校准。

第二,为了方便使用,可以加入显示电路,将测量结果以数字或者模拟形式显示出来。

第三,为了提高抗干扰能力,可以加入滤波器和抗干扰电路来滤除干扰信号。

总之,超声波测距仪电路设计需要考虑发射电路、接收电路以及其他设计因素,合理配置各个部分的电路参数,并利用合适的元器件和电路拓扑结构,以提高测距仪的精度和稳定性。

在实际设计中,还需要考虑功耗、成本和尺寸等因素,以满足具体应用的要求。

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超声波发射和接收电路在本设计中,我们设计的发射和接收电路都是分别只有一个,通过继电器进行顺、逆流方向收发电路的切换,这样做既降低了成本,又消除了非对称性电路误差,且发射脉冲通过使用单独的继电器分别对发射和接收换能器进行控制,使换能器的发射和接收电路完全隔离,消除了发射信号对接收的影响。

4.2.1超声波发射电路接收信号的大小和好坏直接取决于发射传感器的发射信号,由于使用收发共用型超声换能器,所以除了选用性能优良的超声波传感器外,发射电路和前级信号接收电路至关重要,它决定着整个系统的灵敏度和精度。

超声波测量最常用的换能器发射电路大体可分为三种类型:窄脉冲触发的宽带激励电路、调制脉冲谐振电路和单脉冲发射电路。

从早先国内进口的日本超声波流量计来看,基本都采用的是窄脉冲驱动电路。

这种电路在设计上一般是用一个极快速的电子开关通过对储能元件的放电来实现,这些开关器件通常为晶闸管或大功率场效应管(MOSFET)。

由于需要输出激励信号的瞬时功率大,因此开关器件必须由直流高压供电,一般要达到几十到一百伏以上,这在电池供电的系统中无法实现;此外,开关瞬间会产生高压脉冲,对整个电路的抗干扰设计不利。

而脉冲谐振电路设计起来比较简单,其基本方法是用振荡电路产生一个高频振荡,经过幅值和功率放大后接至换能器,使换能器发出超声波,确保高频振荡的频率与换能器固有频率一致,则可获得超声发射的最佳效果。

谐振电路能够使用较低的电压产生较强的超声波发射,适合使用电池供电的系统,而且它能精确地控制发射信号,效率高。

在本设计中,超声发射电路采用了连续脉冲发射电路,它由脉冲发生、放大电路构成,具体电路连接如图17所示。

单片机发出的方波信号经三极管放大和变压器升压,达到足够功率后推动换能器超声超声波,这里变压器的主要用途是升高脉冲电压和使振荡器的输出阻抗与负载(超声换能器)阻抗匹配,变压器与探头接成单端激励方式。

图17超声波发射电路4.3.2 超声波接收电路发射换能器发出超声波信号后,信号经过流体传播到接收换能器,中间有杂 质和气泡等影响,强度不断减小,并且强度也不稳定。

为了实现高精度的测量, 在信号到达检测电路前必须使信号稳定可靠,根据接收信号的实际情况,我们对 所设计的超声波接收电路主要由放大电路、滤波电路、自动控制增益电路、电压 比较电路等部分组成。

1) 放大电路通常超声波换能器接收到的超声波信号是非常小的,只有几毫伏,而一般 ADC 需要采样的信号的幅值为5V ,所以必须对它进行放大。

放大电路采用三级放大,第一级和第三级放大采用固定增益放大,完成信号的基准放大,第二级采用具有程控增益调整功能的芯片AD603来实现,这样当第一级和第三级确定后,可以通过调节 AD603 控制端的电压来调节整个放大电路的增益,使输出信号达到要求的幅值。

① 高输入阻抗的前置放大电路该电路的主要作用是对超声波换能器的接收信号进行阻抗匹配放大。

超声波换能器的阻抗很大,一般在10 6Ω以上,普通的放大器很难与之匹配,只有 MOS 结构的放大器才有那么高的输入阻抗。

所以,我们选择高输入阻抗运算放大器LF357,它采用 JFET 组成差分输入级,其输入阻抗高达 10 12Ω。

在设计中,LF357采用同相放大接法,这级的放大倍数是1111=+=R R A f 。

其电路如图18所示:图18 前置放大电路② 自动增益放大电路由于超声波流量计测量管径的范围很大(几厘米~几米),而且管壁情况和流体介质也有很大差异,因此接收信号的幅值会有很大的不同(几毫伏~几百毫伏)如果仅采用普通的集成运算放大器,对超声波接收信号采用幅度鉴别的方式则可能出现误判的现象。

为使放大后信号的幅值保持在同一数量级,要选用自动增益放大电路来放大信号。

通常采用程控增益放大器来完成这一功能,其工作原理是将放大后接收信号的峰值采样保持下去,经 A/D 转换后去控制程控增益放大器的放大倍数,使输出保持稳定。

使用程控增益放大器的不足是所用的器件较多,电路设计也较为复杂,而且其跳跃性的放大倍数可能会造成电路工作的不稳定。

本文采用美国ADI 公司的AD603压控VGA 芯片作为自动增益放大器。

AD603 是一个低噪、90MHz 带宽增益可调的集成运放,如增益用分贝表示,则增益与控制电压成线性关系,压摆率为 275V/μs 。

管脚间的连接方式决定了可编程的增益范围,增益在-11~+30dB 时的带宽为90Mhz ,增益在+9~+41dB 时具有 9MHz 带宽,改变管脚间的连接电阻,可使增益处在上述范围内。

该集成电路可应用于射频自动增益放大器、视频增益控制、A/D 转换量程扩展和信号测量系统。

AD603 的外部结构图如图19所示:图19 AD603引脚图管脚 1:GPOS 增益控制电压正相输入端(加正电压增大增益);管脚 2:GNEG 增益控制电压反相输入端(加负电压增大增益);管脚 3:VINP 运放输入端;管脚 4:COMM 运放接地端管脚 5:FSBK 反馈网络连接端;管脚 6:VENG 负供电电源端;管脚 7:VOUT 运放输出端;管脚 8:VPOS 正供电电源端图20 AD603结构框图AD603 的简化原理框图如图20所示,它由无源输入衰减器、增益控制界面和固定增益放大器三部分组成。

图中加在梯型网络输入端(VINP)的信号经衰减后,由固定增益放大器输出,衰减量是由加在增益控制接口的电压决定。

增益的调整与其自身电压值无关,而仅与其差值 V G有关,增益和电压的换算系数 25Mv/dB,即若V G的变化范围为1V,增益的变化范围为40dB,由于控制电压 GPOS/GNEG 端的输入电阻高达 50MΩ,因而输入电流很小,致使片内控制电路对提供增益控制电压的外电路影响减小。

无源输入衰减器由一个可从0dB到-42.14dB 变化的衰减器组成,这个衰减器与固定增益放大器中的固定增益运放相连,由于该衰减器的存在,即使有大的输入,固定增益运放也不会受到冲击,而且还可以与运放构成负反馈确保增益的稳定性。

衰减器包括7段R-2R梯形网络,每个节点依次衰减6.021dB,如图从0dB到-42.14dB。

其衰减的程度受当V G的控制。

当VOUT和FDBK两管脚的连接不同时,其放大器的增益范围也不一样,其频带宽度可以为:9MHz 、45MHz 、90MHz 。

当AD603的脚5和脚7短接时,AD603的增益为40V G +10,这时的增益范围在 -10~+30dB ;当脚5和脚7断开时,其增益为 40V G +30,这时的增益范围为 10~50dB 。

如果在5脚和7脚接上电阻,其增益范围将处于上述两者之间,比如当接一个2.15k Ω的电阻时,增益的变化范围为 40V G 。

在这里,我们在 AD603 的脚7和脚5接了一个电阻2.15k Ω的电阻,这样增益的变化范围为40VG ,且信号的带宽大于90MHz 。

当VG 的取值为5.0±V 时,就可以实现0dB 范围的变换,通过PWM 反馈和固定电压0.5V 的差动输入,达到自动增益调节的目的。

③ 第三级放大电路末级放大电路的作用是将第二级放大输出的信号进一步放大,以满足信号检 测和鉴别电路的要求。

我们选用具有高增益带宽的放大器NE5532N ,其增益带宽积可达20MHZ ,采用同相比例放大电路,其电路图见图21,选取3R 为1K ,4R 为20K ,5R 为50K ,电路的闭环电压增益71)(1354=++=R R R A 。

2) 滤波电路在超声波接收信号中,往往会掺杂一些干扰信号,在电路设计中,应尽可能 将这些干扰信号除去。

但是要完全把干扰信号除掉是不可能的,我们只能将这些 干扰信号尽可能减小。

因为超声波信号的频率大致为1MHz ,由运放和电容等器件构成的有源滤波器 的带宽一般较窄,通常不适用于高频范围,最大在几百千赫兹,且在这个频率附 近不易采用,而若采用专用集成的滤波电路造价又偏高,因此我们决定采用由电 感和电容组成的LC 滤波器。

图21 第三级放大电路图图22 滤波电路如图22所示,由 L、C 组成并联谐振,将谐振频率设在1.5MHz,由L1、C1 以及L2、C2组成串联谐振,整个形成T型网路,实现了带通滤波。

3)接收范围门由于发射信号功率较大,发射信号通过电路和声路都可以耦合到接收电路上,影响接收信号的接收。

所以可以采用范围门防止发射脉冲对接收信号的干扰。

在设计中,接收电路并不是在超声波发射一开始就打开的,而是根据信号预期最早和最晚到达时间设置一个接收范围门。

首先,根据声路长度来估计一个脉冲最早和最晚可能到达的时刻,在最早时间的0.6倍处打开接收电路,这样,一方面可以防止发射超声波直接耦合到接收换能器中,另一方面可以排除开关动作带来的干扰;然后,通过设置软件延时,在最晚到达时间的1.5倍处关闭接收电路。

接收电路的开通和关闭可通过单片机的I/O口控制来实现。

4)采样保持电路超声波接收信号经过放大和滤波后,进入采样保持电路。

采样保持电路对接收到的超声波信号的第一个峰值进行采样,并将它保存下来。

这样,就可以利用 A/D 转换器将采样到的信号转化为数字信号,供控制单元进行增益控制,保证测量的准确性。

具体电路如图23所示:图23 采样/保持电路图经采样保持后的信号送到A/D转换器,A/D转换器选用TLC1543芯片,此芯片是CMOS、10位开关电容逐次逼近模数转换器,有11个模拟输入通道,内部固有的采样与保持,在整个温度范围内有较小的转换误差。

TLC1543有三个输入端和一个三态输出端,即片选(CS)、输入/输出时钟(I/O CLOCK)、地址输入(ADDRESS)和数据输出(DATA OUT),这样就和微处理器的串口有一个直接的4 线接口,从而可以实现与微处理器之间进行高速数据传输。

经过A/D转换器得到的信号峰值电压数值通过串口送到微处理器保存起来,作为下一次测量时的控制电压参数值。

在每次进行测量之前,应该先根据上一次A/D转换器测得的电压值(第一次可以给出一个初始值)来调节第二级放大器增益控制端的电压。

这个控制电压是由D/A 转换器和电压调整电路构成的。

D/A转换器选用带有缓冲基准输入(高阻抗)的10位电压输出数模转换器( DAC) TLC5615,DAC具有基准电压两倍的输出电压范围,且DAC是电调变化的。

器件使用简单,用单5V电源工作,功耗低,具有上电复位功能以确保可重复启动。

器件的更新频率可以达到1.2MHZ,典型建立时间为12.Sμs,并且在温度范围内保持单调性。

CPU 根据上一次A/D转换器测得的电压值计算出本次测量时D/A 转换器应该补偿的电压值,通过与TLC5615的串口将数据传送给D/A转换器,然后D/A转换器将其转换为模拟电压输出。

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