环鸣法声速仪超声波发射_接收电路设计

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1、环鸣法声速仪超声波发射_接收电路设计2012年第1期仪表技术与传感器InstrumentTechniqueandSensor2012No.1环鸣法声速仪超声波发射/接收电路设计康怡，孙世超（华北电力大学电子与通讯工程系，河北保定071003）摘要：通过对海洋环鸣法声速仪的深入分析，阐述环鸣法声速仪的工作原理，设计了1种的超声波发射/接收电路。MOS管驱动电路以及匹配网络。对研制的电路进行了性能分析，重点研究了高压窄带脉冲产生电路、所有的电子器件均无过热现象，获得了较为理想的超声波。整个电路结构简单，成本相对低廉，操作安全，易于模块化实现，符合待定检测的要求。关键词：环鸣法

2、；超声波；驱动电路；高压窄带脉冲；匹配网络中图分类号：TP212文献标识码：A1841（2012）01-0065-03文章编号：1002-———————————————————————————————————————————————Transmitting/ReceivingCircuitDesignforUltrasonicBasedonSing-aroundVelocimeterKANGYi，SUNShi-chao（DepartmentofElectronicandCommunicationEngineering，NorthChinaElectricPowerUniv

3、ersity，Baoding071003，China）Abstract：Atransmittingcircuitwasdevelopedthroughin-datailanalysisofSing-aroundvelocimeter．ThecircuirtocreathighvoltageandthecircuittodriveMOSFET（Metal-Oxide-Semiconductortypefieldeffecttransistor）andmatchingcircuitsofultrason-ictransducerwerediscussed．MOSFETasth

4、eswitchcanachieve－50Vhighvoltagenarrowpulse，andultrasonicemissioncyclecanchangethepulsefrequencytochangetheCPLD．Theperformancetestofthecircuitshowthatthecircuitsystemisverysuitableformagnetostrictiveultrasonictransducertotransmit/receiveultrasonicpluseandnoelectroniccomponentinthecircuiti

5、shotterunderlongtimework．Thiscircuittakesonsimplestructure，safeoperation，easymodulariztionwhichsatisfiesthespecificdetection．Keywords：ultrasonic；drivingcircuit；transmitcircuit；highvoltnarrowbandping0引言随着现代化海洋资源的探索、开发，超声波在海洋上的应用也随之广泛起来，军事上的声纳技术、多普勒效应测海流、环鸣法声速仪等都是应用的超声波技术。其中，超声波发射/接收电路是影响其性

6、———————————————————————————————————————————————能的关键性技术。保证超声设备稳定、高效的工作，很大程度上取决于超声波发射/接收电路的工作状态。通过海洋环鸣法测声速的研究，设计了超声波发射/接收CPLD产生控制信电路。该电路使用低压直流5V电源供电，号，功率绝缘栅场效应管的快速开关产生高压窄带脉冲信号，激励换能器发射出超声波。详细介绍了超声波发射/接收电路的各个部分，对其原理经行了深入的剖析，并且电路经过实际验证，取得了良好的超声波。1超声波发射/接收电路的基本结构环鸣法就是当声速的测量精度确定以后，已知距离越大，对测时精度要求

7、越低，所以通常测量声波在已知距离内往返多次的时间（即用接收到的反射回波信号去触发电路，再发射下一个脉冲，这样不断地循环下去），以降低对测时精度的要求，这种方法被称为环鸣法（或脉冲循环法）［1］超声波发射/接收电路的基本结构如图1所示。整体电路由发射电路与接收电路组成。发射电路包括高压直流电路、场效应管驱动电路，电容充放电电路、匹配网络电路和电源电路；接收电路包括输入保护电路/谐振电路、放大电路、检波/比较电路以及电源电路。发射电路的主要功能是通过CPLD产生的控制信号在换能器两端施加高压窄带脉冲，换能器经过逆压电效应在海水中发