超声波电路设计指导
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。
超声波发射电路设计
中北大学课程设计说明书学生姓名：杨胜华学号：**********学院：信息与通信工程学院专业：电子信息科学与技术题目：超声波发射电路设计指导教师：程耀瑜职称: 教授李文强职称：讲师2011 年 1 月 7 日中北大学课程设计任务书2010/2011学年第一学期学院：信息与通信工程学院专业：电子信息科学与技术学生姓名：杨胜华学号：0805014137 课程设计题目：超声波发射电路设计起迄日期：12月26日～1月7日课程设计地点：中北大学指导教师：程耀瑜，李文强系主任：程耀瑜下达任务书日期: 2010 年 12 月 26 日目录一．绪论----------------------------------------------------------------1页1.1课程设计的目的及意义-------------------------------------1页1.2 超声波发射电路的设计思路------------------------------3页1.3 课程设计的任务及要求------------------------------------ 3页二．课程的方案设计与选取---------------------------------------- 4页2.1 课程的方案设计--------------------------------------------- 4页2.2 课程的方案选取--------------------------------------------- 6页三．系统的硬件结构------------------------------------------------- 6页3.1 触发脉冲产生电路------------------------------------------ 7页3.2发射脉冲产生电路------------------------------------------- 8页3.3 换能器部分--------------------------------------------------- 9页四．Protel 99 SE 简介及原理图绘制4.1Protel 99 SE 相关介绍及原理图绘制--------------------11页五．总结----------------------------------------------------------------12页六．参考文献----------------------------------------------------------14页附录一：超声波发射电路仿真-------------------------------------15页附录二：超声波发射电路原理图----------------------------------17页绪论1.1课程设计的目的及意义1.1.1目的科学家们将每秒钟振动的次数称为声音的频率，它的单位是赫兹。
1mhz超声波换能器收发驱动电路的设计
1mhz超声波换能器收发驱动电路的设计由于超声波技术的不断发展，超声波换能器的应用越来越广泛，如现代的空调、安防、医疗、工业控制等行业中都有超声波换能器的踪影。
1MHz超声波换能器收发驱动电路是超声波换能器应用中一个关键性部件。
1MHz超声波换能器收发驱动电路是一种高电平电路，它可以将超声波信号转换为高电压电流，以用于驱动超声波发射器。
电路既可以控制超声波换能器的收发信号，又可以进行漏振控制，以调整超声波发射器的功率。
1MHz超声波换能器收发驱动电路的设计总体分为电路框架的构建、电路电源的设计、收发控制管理电路的设计、差分放大器的设计、驱动电路的设计以及漏振调节的设计等几个方面。
1、框架的构建：在电路框架的构建中，要考虑设计电路的性能和功能，最终确定电路的器件种类、布线流程和结构形式，确保电路有良好的连接性和稳定性。
2、电源设计：电源设计是1MHz超声波换能器收发驱动电路的重要组成部分。
根据驱动电路的工作电压、功耗以及发射功率的要求，应选择合适的电源器件。
3、收发控制管理电路设计：收发控制管理电路设计是1MHz超声波换能器收发驱动电路的核心部分，要根据应用需求，采用合适的元器件组合，组成可控制超声波换能器收发信号的模块，并结合相关锁相环设计出可进行可靠而有效的收发控制和管理电路。
4、差分放大器设计：差分放大器的设计是保证超声波换能器收发驱动电路的高精度放大和比较，使收发精度更高的重要环节，采用的放大器应具有较高的额定输入电压、较快的电流响应速度以及较低的噪声水平等特性。
5、驱动电路设计：驱动电路设计是控制超声波换能器发射脉冲宽度和频率的主要环节，要求驱动电路有较高的额定输入电压、较快的响应速度及较低的噪声水平，保证超声波发射器有较好的功率性能。
6、漏振调节：漏振调节是1MHz超声波换能器收发驱动电路的重要环节，通过调节漏振的方式可以调整超声波发射器的功率，以确保超声波换能器的收发性能。
由此可见，1MHz超声波换能器收发驱动电路的设计是一个具有挑战性和复杂性的技术，它需要不断尝试和改进，以实现超声波换能器应用中更好的性能。
超声波电路设计指导
超声波电路设计指导1．超声波发射电路τ图1 发射电路T IRFP840 耐压500V以上，额定功率10W以上的场效应管U1 IR4426 电源电压用12V注1：若使用IR4427，当注意其输入输出波形不反相，故须正脉冲输入。
注2：U1极忌长时间导通。
在U1与T之间可以插入限流电阻保护U1，电阻不宜大，否则输出脉冲边沿会变得过缓；在正常工作状态，U1只在极短时内导通，即使无限流电阻也不致损坏。
R1 50K~1MΩ电阻取值与两次发射的最小间隔时间有关，间隔越长则回路充放电时间可越长，R1可以越大。
建议设法取1MΩ，以便减小250V电源的输出电流。
C1 1000pF/1000V 高压瓷片电容RL 510Ω简要工作原理如下：当T截止时，250V电压源通过R1和RL向C1充电。
一般认为，持续充电时间大于5倍的回路充放电常数，则C1两端电压能基本达到250V，为驱动超声波发射做好准备。
当T瞬时导通，T、C1和RL构成放电回路。
超声波传感器的阻抗约为50Ω，故C1中的电荷被快速释放，在超声波传感器上形成一个负向冲击脉冲，脉冲宽度约为0.5~1.5us。
图2 超声波传感器上信号波形示意2．超声波接收电路限幅限幅放大检波后级放大比较或1N60图3 接收电路图3中：（1）R1、R2取值一般为100~300Ω，与后级放大器输入阻抗大小有关。
（2）Ci不宜太大，否则超声波发射后电路会有一段时间无法正常接收回波信号，故一般可小于0.1uF；也不宜太小，否则信号损耗会比较大。
（3）通路上放大器的总增益应大于50dB，大于60dB则更佳。
（4）检波电路时间常数的选取要得当，太大则造成包络展宽，太小则单个回波脉冲会被检测成多个脉冲。
可根据超声波工作频率确定，并通过观测检波输出波形加以矫正。
3．脉冲间隔测量电路请参考并分析ultrasonic.ddb中图纸。
4．声波传导耦合剂实验中，使用超声波传感器探头探测实验样块。
样块与探头的接触面、多个样块层叠时样块之间的接触面，可能因不平整而有空气间隙，影响声波传导，带来较严重的界面衰耗，故建议实验中使用清水在接触面涂抹填充，作为耦合剂，并压实接触面，减小声波传导损耗。
multisim超声波报警电路设计
multisim超声波报警电路设计
我可以为您提供一些关于设计Multisim超声波报警电路的一般性建议，但是请注意，具体的电路设计需要根据您的具体需求和条件来进行。
以下是一般的步骤：
1. 确定您的超声波传感器规格：选择适合您项目的超声波传感器，并了解相关的工作电压范围、输出信号类型等重要参数。
2. 设计电源电路：超声波传感器一般需要供电，您可以使用电池、适配器或其他电源来提供所需的电压和电流。
3. 连接超声波传感器和Microsim软件：使用适当的接线连接超声波传感器和Multisim软件。
确保电路连接正确，避免出现短路或错误的连接。
4. 设计报警电路：根据您的需求，设计报警电路，可以使用蜂鸣器、LED等元件来实现报警功能。
您可以使用Multisim软件来模拟电路并进行测试。
5. 进行电路模拟和测试：使用Multisim软件对设计的电路进行模拟和测试，确保正常工作。
如果有问题，可以根据测试结果进行必要的调整和修改。
请记住，在设计和测试电路时，一定要注意安全，并遵守适用的相关法规和标准。
如果您对具体的电路设计细节有更多的问题，建议咨询电子工程师或相关专业人士的意见。
一种高频超声波换能器驱动电路的设计
一种高频超声波换能器驱动电路的设计
高频超声波换能器驱动电路的设计主要包括以下几个方面：
1. 选择合适的驱动器件：高频超声波换能器通常采用压电陶瓷材料制成，因此需要选择适合驱动压电陶瓷的驱动器件，常见的有MOSFET、IGBT等。
2. 驱动信号发生电路：设计一个能够产生高频驱动信号的电路，通常采用谐振电路或者多谐振电路来产生高频信号。
谐振电路可以根据超声波换能器的谐振频率进行设计，多谐振电路可以产生多个频率的信号，以适应不同的工作模式。
3. 驱动信号放大电路：由于超声波换能器的驱动信号幅度较小，需要通过放大电路将信号放大到足够的幅度。
放大电路可以采用功率放大器或者运放放大器等。
4. 驱动信号保护电路：由于高频超声波换能器在工作过程中会产生较高的功率，需要设计相应的保护电路来保护驱动器件和超声波换能器，如过电流保护、过温保护等。
5. 驱动电源设计：为了提供稳定的驱动电流和电压，需要设计一个合适的电源电路，可以采用直流电源或者交流电源，根据具体的需求选择。
6. 控制电路设计：为了实现对超声波换能器的控制，可以设计一个
控制电路，可以根据需要调节驱动信号的频率、幅度等参数。
高频超声波换能器驱动电路的设计需要考虑到驱动器件的选择、驱动信号的发生、放大和保护，以及电源和控制等方面，需要根据具体的需求进行设计。
超声波电源驱动电路的设计
超声波换能器驱动电路的设计
壹
针对过流产生时，设计的软件和硬件电路双重封锁PWM信号。 创新点： 创新点： 1 2 解释： 解释： 硬件电路上双重控制PWM 信号。当没有过流发生时， EXB841的5引脚不输出故 障信号，此时5引脚输出 的是高电平，三极管VA0 不导通，此时，与门1引 脚为高电平，由单片机产 生的PWM使三极管VA1导 3 通，此时，与门2引脚为 高电平，与门输出高
贰
针对EXB841芯片内部提供的-5V负偏压不足重新设计的电路。 创新点： 创新点： 解释： 解释： EXB841使用单一的20V电 源产生+15V和-5V偏压。 在高电压大电流条件下， 开关管通断会产生干扰， 使截止的IGBT误导通，针 对负偏压不足的问题，设 计了外部负栅压成型电路， 用外接8V稳压管VA9代替 了EXB841芯片内部的5V VA9为8V稳压管 稳压管。电源电压升为 24V。
超声波换能器驱动电路的设计
EXB841芯片简介
EXB841芯片包含正常开通过程、正常关断过程和过流保护动作三项功能. 当1 4和15两脚 间外加PWM控制信号时候，15和14脚有10mA ～ 25mA，在GE两端产生约15v ～ 18v的 IGBT开通电压；当触发控制脉冲电压撤消时，在GE两端产生约-5.1 V的IGBT关断电压. 过流保护动作过程是根据IGBT的CE极间电压Uce的大小判定是否过流而进行保护的，
超声波换能器驱动电路的设计
壹
针对过流产生时，设计的软件和硬件电路双重封锁PWM信号。 创新点： 创新点： 1 2 解释： 解释： 电平，三极管VA2导通， 驱动EXB841芯片工作， 当出现过流时，5引脚输 出故障信号，一路信号输 出至触发器S端，此时，S 端为高电平，Q端输出高 电平，使三极管VA0导通， 此时，与门1引脚为低电 3 平； 另一路信号，输至单 片机，经过单片机
毕业论文答辩 超声波检测 电路设计
2021/8/12
5
5.限幅电路
当输入信号过大时，D2管导通，D3管反向击穿;反之当输入信 号过小时，D1管导通，D4管反向击穿。
2021/8/12
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6.前置放大电路
超声回波信号很微弱，所以在信号被采集之前，需要将信号放大。
2021/8/12
7
7.带通滤波电路
为取得真实回波信号，须用带通滤波装置去掉噪声的大部分频率成分， 再进行模数转换。
不足之处：超声波信号采集电路还需要完善和提高，对采集所得的 信号进行算法处理以提高探伤的精度和数据处理能力需要做进一步 研究。本系统所做的实验不多，大多是基于时间和实验条件的关系， 离实际的应用还有一定的距离，还需要进一步调试和改进。
2021/8/12
11
பைடு நூலகம்
参考文献
[1]陈卫华，李新德，赵兴群．数字式超声波探伤仪的现状与展望[J]．无损检 测，1994，16(6)：157—158． [2]邓志阳.基于FPGA的超声波系统的研究[D].北京：北京化工大学控制理论 与控制工程专业，2010 [3]史亦韦，梁菁，何双起等．超声检测[M]．北京：机械工业出版社，2005.7 [4][美]Alan V. Oppenheim，Alan S. Willsky，S. Hamid Nawab．信号与系统（第 二版）（英文版）[M]．北京：电子工业出版社，2002.8,514～520 [5]邵泽波．无损检测技术[M]．北京：化学工业出版社，2003.1 [6]曾禹村．信号与系统[M]．北京：北京理工大学出版社，1992． [7]郑君．基于嵌入式系统超声波探伤的研究[D] ．北京：北京交通大学机械 与电子控制学院，2008 [8]刘贵民．无损检测技术[M]．北京：国防工业大学出版社，2006．
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超声波电路设计指导
1．超声波发射电路
τ
图1 发射电路
T IRFP840 耐压500V以上，额定功率10W以上的场效应管
U1 IR4426注1电源电压用12V。
U1极忌长时间导通。
在U1与T之间可以插入限流电阻保护U1，
电阻不宜大，否则输出脉冲边沿会变得过缓；在正常工作状态，U1
只在极短时内导通，即使无限流电阻也不致损坏。
R1 50K~1MΩ电阻取值与两次发射的最小间隔时间有关，间隔越长则回路充放电
时间可越长，R1可以越大。
建议取1MΩ，以便减小250V电源的输出电流。
C1 1000pF/1000V 高压瓷片电容
RL 510Ω
注1：若使用IR4427，应当注意其输入输出波形不反相，所以在本电路中输入使用正脉冲信号。
简要工作原理如下。
当T截止时，250V电压源通过R1和RL向C1充电。
一般认为，持续充电时间大于5倍的回路充放电常数，则C1两端电压能基本达到250V，为驱动超声波发射做好准备。
当T瞬时导通，T、C1和RL构成放电回路。
超声波传感器的阻抗约为50Ω，故C1中的电荷被快速释放，在超声波传感器上形成一个负向冲击脉冲，脉冲宽度约为0.5~1.5us。
图2 超声波传感器上信号波形示意
2．超声波接收电路
限幅限幅放大检波后级放大比较
或1N60
图3 接收电路
图3中：
（1）R1、R2取值一般为100~300Ω，与后级放大器输入阻抗大小有关。
（2）Ci不宜太大，否则超声波发射后电路会有一段时间无法正常接收回波信号，故一般可小于0.1uF；
也不宜太小，否则信号损耗会比较大。
（3）通路上放大器的总增益应大于50dB，大于60dB则更佳。
（4）检波电路时间常数的选取要得当，太大则造成包络展宽，太小则单个回波脉冲会被检测成多个脉冲。
可根据超声波工作频率确定，并通过观测检波输出波形加以矫正。
（5）后级放大电路中运放无需再使用AD818，推荐使用NE5532。
3．脉冲间隔测量电路
请参考并分析ultrasonic.ddb中图纸。
4．声波传导耦合剂
实验中，使用超声波传感器探头探测实验样块。
样块与探头的接触面、多个样块层叠时样块之间的接触面，可能因不平整而有空气间隙，影响声波传导，带来较严重的界面衰耗，故建议实验中使用清水在接触面涂抹填充，作为耦合剂，并压实接触面，减小声波传导损耗。
有些同学选择将样块完全浸没在一个盛水容器中。
这种做法当十分小心操作，防止将探头完全浸没造成损毁！探头的前部为密封构造，故可局部浸入水中，但后部并不密封。
医学B超常用凡士林作耦合剂，若有条件使用，则效果或许更理想。