超声波发射接收电路
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。
超声波的多普勒测管道流速流量的发射接收电路以及其信号处理等设计
超声波多普勒测流速流量设计核心超声波传感器收发装置1.1超声波传感器超声波的发射与接收都是通过换能器实现的，换能器的材质、工作频率、晶片直径极大的影响了发射的效率及回波接收的质量，因此选择合适的换能器对于整个系统能否按预期目标工作来说是至关重要的。
1）换能器材质的确定压电换能器，使用的材料有压电单晶体、压电陶瓷、压电半导体、压电高分子聚合物和复合压电材料。
压电换能器以介电损耗小、机电耦合系数比较大和足够高的机械强度优于石英晶体、镍和一些合金材料，已日趋广泛地用于超声波换能器。
课题选用其中的压电陶瓷超声换能器，有压电性能好，生产和机械加工方便等优点，在各种超声检测中都有广泛的应用。
2）超声波换能器工作频率的选择工作频率的选择需考虑以下因素：●工作频率高，分辨力高，有利于增大信噪比及提取所需信号；●工作频率高，波长短，半扩散角小，声束指向性好，声能集中，有利于接收回波；●工作频率增加，声能急剧衰减。
工作频率高，灵敏度和分辨力高，指向性好，对测量有利；但工作频率高时，能力衰减大，又对检测不利。
因此，应综合考虑，选择适中的频率。
本课题选择的超声换能器工作频率为1MHz。
3）超声波换能器晶片直径的确定超声波换能器直径D一般为毫米，晶片大小对超声检测具有一定的影响。
晶片直径的选择需考虑以下因素：●晶片直径D增加，半扩散角减小，声束指向性变好，声能集中，对检测有利；●晶片直径D增加，辐射的声能大，换能器扩散区扫查范围大，远距离扫查范围相对变小；如上所述，换能器晶片直径对声束指向性、远距离扫查范围都有较大的影响。
经过考虑，本课题选择晶片直径D为。
综合考虑，本课题最终确定选用压电陶瓷换能器，其工作频率为1MHz，晶片直径为。
2多普勒法测量原理多普勒法测量原理，是依据声波中的多普勒效应，检测其多普勒频率差。
超声波发生器为一固定声源，随流体以同速度运动的固体颗粒与声源有相对运动，该固体颗粒可把入射的超声波反射回接收器。
超声波发射和接收电路
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。
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超声波电路通常用于超声波传感器和超声波成像系统。
这样的电路通常包括超声波发射器和接收器，以及驱动和接收电路。
以下是一些可能包括在4MHz超声波电路中的元件和功能：
1. 超声波发射器，超声波发射器是用来产生4MHz的超声波信号的元件。
它可能是一个压电晶体或者超声波换能器，通过驱动电路产生超声波信号。
2. 超声波接收器，超声波接收器用来接收从目标物体反射回来的超声波信号。
它也可能是一个压电晶体或超声波换能器，将接收到的信号转换为电信号。
3. 驱动电路，驱动电路用来驱动超声波发射器，通常会包括适当的信号发生器和放大器，以确保发射器能够产生稳定的4MHz超声波信号。
4. 接收电路，接收电路用来放大和处理从超声波接收器接收到的信号，通常包括放大器、滤波器和解调器等元件，以确保准确地提取目标物体反射回来的超声波信号。
5. 控制电路，控制电路用来控制超声波发射和接收的时序，可能包括时钟电路和触发器等元件，以确保发射和接收的时序精确可靠。
在设计4MHz超声波电路时，需要考虑信号的稳定性、抗干扰能力、功耗和成本等因素。
同时，还需要考虑电路的布局和阻抗匹配等问题，以确保电路能够正常工作并达到预期的性能指标。
希望以上信息能够帮助到你。
低压电源驱动的超声波发射接收电路设计
低压电源驱动的超声波发射接收电路设计摘要：本文通过分析常见的超声波发射电路，在此基础上，研究出由低压电源驱动的超声波发射接收电路。
本电路只需要较低直流电源供电，电路开关是场效应管的元件，其安全系数相对较高。
采用电压跟随电路、隔离电路设计，能够将无关电路对接受电路作用减弱。
本文结合LF256（野外驱鸟设备）震荡的问题实例开展分析，提出低压电源驱动的超声波发射接收电路设计，解决了原本存在的超声波信号接收问题。
关键词:超声波；发射接收电路；电压跟随；自激振荡；滤波引言：通过研究分析常见超声波发射电路原理，构建了性能可靠、稳定的发射超声波电路。
本文提出的这一电路，能够在储能电感瞬时放电时产生较高的功率脉冲，以此激励超声转换器，促使其发挥作用，脉冲电压最高可达几百V。
同时，超声波接受电路的电压跟随器，精准可靠，操作简单。
1超声波发射的电路1.1超声波发射的电路为切实满足实际需求，超声波产生的发射超声波电路形式多样化。
当前，常见的主要包括三种，分别为RLC谐振类方法、脉冲电源激励、电容瞬间放电法，本实验选取的是前两种。
1.1.1RLC谐振类法电路阻抗工作、升压工作是借助脉冲变压器完成，RLC并联谐振能够生成高频、高压脉冲激励信号。
这一方法电路占地面积较大，其可借助变压器，提升电压。
1.1.2脉冲电源激励法这类电路主要是通过换能器加载直流高电压瞬间，生成正高压脉冲。
正高压脉冲，能够促使换能器产生超声波。
换能器电阻影响较小，电源几乎与短路状态相似。
通过电源瞬时电流数值较大，对电源过载能力提出了较高的要求，其功率较大、损耗较大，会很大程度影响检测精准度。
1.2基于低压电源的超声波发射电路为确保超声波性能可靠、稳定，降低其能耗。
本文构建一种全新的发射电路，这一电路原理在于借助储能电感，瞬时放电产生高脉冲电流，这一电流可激励换能器。
借助调节控制信号频率、电感参数，能够促使换能器产生共振频率。
这一电路不需要高压电流，能够将电路体积缩小，可实现电路生成的节约，将各类危险因素消除。
超声波原理图
超声波发射电路图
超声波电路主要是由反相器74LS04和超声波发射换能器T1构成的，使用CPU内部的PWM 定时计数器输出的40KHZ方波信号。
一路经一级反相器（U1C与U1E并联组成一级）后送到超声波换能器的一个电极（T1的1脚）；另一路经两级反相器（U1D为第一级，U1B和U1A组成第二级）后送到超声波换能器的另一个电极（T1的2脚）。
用这种推换形式将方波信号加到超声波换能器的两端，可以提高超声波的发射强度。
输出端采两个反相器并联，以提高驱动能力。
上位电阻R1,R2一方面可以提高反相器74LS04输出高电平的驱动能力，另一方面可以增加超声波换能器的阻尼效果。
超声波接收电路图
超声波接收电路原理图如图所示，CX20106A是一款红外检测波接收的专业芯片，常用于电视机红外遥控接收器。
其优点是简单易用，电路连接简单，且减小了生产调试的麻烦。
当CX20106A接收到40KHZ的信号时，会在第7脚产生一个低电平下降脉冲，这个信号可以接收到ARM的外部中断引脚作为中断信号输出。
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
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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±2kH Z，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。
振荡信号分别控制由YF4、YF3组成的差相驱动器工作，当YF3输出高电平时，YF4一定输出低电平；YF3输出低电平时，YF4输出高电平。
此电平控制T40-16换能器发出40kHZ超声波。
电路中YF1~YF4采用高速CMOS电路 74HC00四与非门电路，该电路特点是输出驱动电流大（大于15mA），效率高等。
电路工作电压9V，工作电流大于35mA，发射超声波信号大于 10m。
40kHZ超声波发射电路(5)
40kHZ超声波发射电路之五，由LM555时基电路及外围元件构成40kHZ多谐振荡器电路，调节电阻器RP阻值，可以改变振荡频率。
由LM555第3脚输出端驱动超声波换能器T40 -16，使之发射出超声波信号。
电路简单易制。
电路工作电压9V，工作电流40~50mA。
发射超声波信号大于8m。
LM555可用NE555直接替代，效果一样。
双稳态超声波接收机电路
由于单稳态接收机无记忆功能，所以不能用在家用电器的开与关中，适用面不宽。
是一种双稳态超声波接收机电路，它的前级电路同图2-186电路完全一样，只是执行电路不同。
电路中，由VT5、VT6及相关辅助元件构成双稳态电路，当VT4每导通一次（发射机工作一次），触发信号经C7、C8向双稳电路送进一个触发脉冲， VT5、VT6状态翻转一次，当VT6从截止状态转变成导通状态时，VD5截止，VT7截止，继电器K释放；当再来一个触发信号时，VT6由导通转变为截止状态，VD5导通，VT7导通，继电器K吸合......由于增加了双稳电路，使之用于电灯、电扇、电视等电器遥控成为现实。
调试时，在a点与+6V（电源）之间用导线快速短路一下后松开，继电器应吸合（或释放），再短路一下松开，继电器应释放（或吸合），如果继电器无反应，请检查双稳电路元件焊接质量和元件参数。
一般情况下一次即可成功。
单稳式超声波接收器电路
单稳式超声波接收器电路原理图，超声波换能器R40-16谐振频率为40kHZ，经R40-16选频后，将40kHZ以外的干扰信号衰减，只有谐振于40kHZ的有用信号（发射机信号）送入VT1~VT3组成的高通放大器放大，经C5、VD1检出直流分量，控制VT4、VT5组成的电子开关带动继电器K工作。
由于该电路仅作单路信号放大，当发射机每发射一次超声波信号时，接收机的继电器吸合一次（吸合时间同发射机发射信号时间相同），无记忆保持功能。
可用作无线遥控摄象机快门控制、儿童玩具控制、窗帘控制等。
电路中VT1β≥200，VT2β≥150，其他元件自定。
电路不需调试即可工作。
如灵敏度和抗干扰不够，可检查三极管的β值与电容C4的容量是否偏差太大。
经实测，配合相应的发射机，遥控距离可达8m以上。
在室内因墙壁反射，故没有方向性。
电路工作电压3V，静态电流小于 10mA。