基于Boost原理的脉冲超声发射电路设计.pdf

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1、100传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2011年第3O卷第8j9j基于Boost原理的脉冲超声发射电路设计刘金鸽，宋寿鹏，马晓昆(江苏大学测控技术与仪器系。江苏镇江212013)摘要：设计了基于Boost原理的脉冲超声发射电路，并建立了电路的瞬态响应模型．．通过对模型的分析，确立了电路参数选取的依据。该电路5V供电，不需要直流高压模块，叮在i～5MHz换能器两端J卜100V以上脉冲电压，功耗低，平均电流为30mA，通过匝数比为6／15的变压器对电路阻抗进行匹配，提离'广带负载能力，电路触发电压脉冲宽度J凋，重复频率可

2、调，已成功用于超声管道』K榆洲系统【}1．关键词：Boost电路；超声；发射电路；阻抗J几配中图分类号：TP216文献标识码：A文章编号：1000—9787(2011)08-0100-04DesignofpulseultrasonictransmittingcircuitbasedonBoostprincipleLIUJin—ge，SONGShou—peng，MAXiao—kun(DepartmentofMeasurementandControlTechnology&Instruments，JiangsuUniversityZbenjiang212013，China)Abs

3、tract：PulseultrasonictransmittingcircuitisdesignedbasedonBoostprinciple，andthelransientrcspollseHIOde1ofthecircuitisestablished．TheselectingbasisofthecircuitparametmSispresentedacco!dingto}}lfanalysisofthemode1．Thecircuitcangeneratepulsevoltagemorethan100Vbyapowersupplyof5VWithoulhighvolta

4、geDCtranstormer．Thepowerconsumptionofthecircuitislowwiththeaveragecurrentof30mA．ThiscircuitalsehasthepropertiesofhighLoadcapacitybyusingatrans[ormerw⋯1t【lf[urnratio6／15toachicw~impedancematching，tunablewidthofthetransmittingvoltagepulseandrepetiti＼I‘frequeneyistunable．Keywords：Boostcircuit

5、；ultrasonic；transmittingcircuit；impedancematching0引言大。一般而言，换能器接入前，电路产的U脉，’丛脉冲超声波的发射多采片{电容式发射电路激发换能500V，接人换能器后，实测换能端电脉冲幅，II、f／{器产，4三脉冲超声波的电压脉冲信号主要通过引人外部升压足30V，能量转换效率微其有~If,J解决换能功电模块对卣流电压进行升压得到，即将直流电先转换成交流路与换能器本身的能量传递题成为制约咀路』、川的欠电，再经过变压环节，将电压提升，然后通过电容器允放电键所在。过程产生激发换能器所需要的电压脉冲。这种方法尽本文在分析Boost

6、电路升原的础f，将管比较成熟，但实现环节多，造成电路复杂，成本著提高，脉冲产生环节引入电路、针刈其负载能力较埘，JJj脉冲电能利用效率低，功耗较大等不足，在阵列超声与嵌入式应幅度受换能器影响较大，引入脉冲变压器作为抗眦用等对功耗要求刻的场合，问题显得尤为突出寻求低节提高负载能力。为了使电路具有更强的川，订皂成本、低功耗、T作可靠稳定的解决方案无疑会对趟声检测JJ【】灵活，本史住脉冲触发控制部分给⋯_rlJ、J、外2剃发的发展带来综合效益制方式另种声发射电路是基于电感的发射电路。通过电1Boost电路升压原理感元件的亢放电过程『】『以直接产生高压电脉冲’，如由开关S，电感线圈

7、I，也器C成的BoostJBoost升压电路。从合适位置接人超声换能器，即可实现超路“如图1所示声发射。但实验发现，该电路受换能器的性能参数影响较当开关S在b点时，电阻器R和电容器C组成的负载城收稿日期：2010～11_o5t：基金项目：江苏竹高校自然科学基金资助项日(08KJD460016)；汀苏大学现代农业装备与技术重点实验事丌放金资助项卜1(NZ200807)第8期刘金鸽，等：基于Boost原理的脉冲超声发射电路设计l01重复发射的超声波脉冲信号的目的。VCC图1Boost升压电路Fig1Boostvolta