分离式超声波发射接收系统设计

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1、电子工业专用设备EPEEquipmentforElectronicProductsManufacturing新技术应用分离式超声波发射接收系统设计黄晓鹏，付纯鹤(中国电子科技集团公司第四十五研究所，北京100176)摘要：基于超声扫描显微镜的特殊应用需求，设计了一种分离式超声波发射接收系统，并介绍了其主要的硬件电路设计和软件设计，通过该系统在超声扫描显微镜上的应用验证了其性能。系统可有效减少线缆反射，将信号衰减降至最低，同时减少噪声和干扰信号拾取，从而得到一个低畸变、更强、更干净的超声波信号。关键词：超声扫描显微镜；分离式超声波发射接收；高压源；回声放大中图分类号

2、：TN16文献标识码：B文章编号：1004-4507(2015)02-0031-07SeparateDesignofUltrasonicPulser-ReceiverSystemHUANGXiaopeng，FUChunheth(The45ResearchInstituteofCETC，Beijing100176，China)Abstract:BasedontheneedsofspecificapplicationsofScanningAcousticMicroscope(SAM)，thispaperdescribesadesignofaseparateultras

3、onicpulser-receiversystemanddescribesitsmainhardwarecircuitdesignandsoftwaredesign，andverifyitsperformancebyapplyingitontheSAM.Thesystemcanreducethecablereflections，minimizethesignalattenuation.Thereisalsolessopportunityfornoisepickupandinterferencesignalstobeaddedtotheultrasonicsigna

4、l.Thenetresultisalowerdistortion，stronger，clearersignal，withlessnoiseandinterference.Keywords:ScanningAcousticMicroscope；separateultrasonicpulser-receiver；high-voltageDCsupply；echoamplifier超声波发射接收系统主要用于产生激励超和厚度测量，还可进行材料特性鉴定工作，例如声声换能器发射超声波的激励信号，同时接收超声速、弹性模量和衰减测量，配合频谱分析仪，也被波换能器接收到的超声波转换

5、的电信号，对信号用来研究频率变化的材料特性或表征超声波换能进行限幅、放大后送至示波器进行显示或者通过器的性能。计算机接收进行数据处理分析，如图1所示。超声作为超声信号的激励源和接收装置，超声波波发射接收系统主要应用于超声波检测领域，可发射接收系统属于超声扫描显微镜的关键核心部以在各种金属、塑料、陶瓷和复合材料中用于探伤件。传统的超声波发射接收系统将发射单元、接收收稿日期：2015-01-27Feb．2015（总第240期）31电子工业专用设备新技术应用EquipmentforElectronicProductsManufacturingEPE了增加激励装置就需要整

6、套全部添加，必将增加超声波发射接收系统超声换能器成本且将系统设计变得非常复杂。针对超声扫描显微镜应用的特殊需求，本文提出了一种新的分离式超声波发射接收系统设计计算机/示波器方案，并介绍了其主要的硬件电路设计和软件设计，最后进行了试验验证。图1超声波发射接收系统工作示意图单元、甚至数据处理单元集成于一体，以整台仪器1分离式超声波发射接收系统电路设计或者是计算机板卡的形式出现，这在一般通用的情况下应用没有问题，例如探伤仪或者是医用B1.1系统构成超，但如果应用在超声扫描显微镜领域，就具有很分离式超声波发射接收系统的设计包括两个明显的缺陷：单独的单元，如图2所示，其中前

7、置脉冲发射接收（1）在超声扫描显微镜正常工作时，超声换能单元主要功能为产生能量受控的短、大振幅的电器需要随着扫描机构在X-Y-Z三个方向移动以完脉冲，激励超声换能器转换成短超声脉冲，同时对成器件检测，如果采用传统的设计方案，会导致超接收到的超声回波信号进行放大处理，根据超声声波发射接收系统与换能器之间信号传输线的长扫描显微镜的特点，可工作在透射模式和反射模度很大，而超声扫描显微镜使用的超声换能器频式。主要包括脉冲发生器电路，模式选择电路，回率往往很高（多数情况大于30MHz），因此其信号声放大电路。主单元为前置单元提供高压源，同时容易衰减；另外过长的信号传输线使得

8、超声信号接