脈沖式電磁超聲大功率激勵(lì)源制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種脈沖式電磁超聲大功率激勵(lì)源。其中，該脈沖式電磁超聲大功率激勵(lì)源主要用于：通過高端驅(qū)動(dòng)電路輸出的一路周期性方波脈沖信號，用以驅(qū)動(dòng)高端開關(guān)電路中能量轉(zhuǎn)換器件的導(dǎo)通；并通過低端驅(qū)動(dòng)電路輸出周期相同，但極性相反的另一路周期性方波脈沖信號，用以驅(qū)動(dòng)低端開關(guān)電路中能量轉(zhuǎn)換器件的導(dǎo)通；然后，通過低端開關(guān)電路和高端開關(guān)電路中能量轉(zhuǎn)換器件的交替導(dǎo)通，能夠使得選頻電路組合成有限周期激勵(lì)信號，即目標(biāo)信號，該目標(biāo)信號用于激勵(lì)電磁超聲換能器生成超聲波。本發(fā)明專利技術(shù)解決了現(xiàn)有的脈沖式電磁超聲大功率激勵(lì)源難以在低功耗、小體積的條件下發(fā)射大功率激勵(lì)信號的問題。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及檢測領(lǐng)域，具體而言，涉及一種脈沖式電磁超聲大功率激勵(lì)源。
技術(shù)介紹
現(xiàn)有的大量金屬管道在使用過程中，由于服役環(huán)境條件惡劣，會導(dǎo)致管壁減薄，因此，需要定期對金屬管道進(jìn)行檢測。相對于傳統(tǒng)的壓電超聲檢測技術(shù)而言，電磁超聲檢測技術(shù)具有無需打磨管道表面、無需耦合劑、適用于高溫檢測等優(yōu)點(diǎn)，使得該技術(shù)特別適合于金屬管道剩余壁厚的檢測。然而，由于換能機(jī)理的限制，電磁超聲傳感器電-聲能量轉(zhuǎn)換效率較低，從而導(dǎo)致電磁超聲檢測信號非常微弱，常淹沒于噪聲之中。為提高電磁超聲檢測信號的信噪比，提高電磁超聲傳感器的激勵(lì)能量是解決該問題的有效辦法。在現(xiàn)有技術(shù)中，主要通過線性放大方法來實(shí)現(xiàn)電磁超聲(導(dǎo))波的激勵(lì)，但是，線性放大方法會導(dǎo)致儀器功耗、發(fā)熱量、體積均較大。進(jìn)一步地，為了減小儀器功耗和發(fā)熱量，現(xiàn)有技術(shù)中，采用了門控方式來實(shí)現(xiàn)線性放大電路在發(fā)射信號的瞬間正常工作，而在其它時(shí)間儀器處于關(guān)閉狀態(tài)，上述門控的方式能在一定程度降低功耗、減小發(fā)熱量。但是，由于線性功率放大電路的能量轉(zhuǎn)換效率較低，采用該類放大電路結(jié)構(gòu)時(shí)需將多個(gè)功率晶體管線性放大電路的輸出功率進(jìn)行合成以提高整個(gè)輸出功率，導(dǎo)致儀器體積難以有效減小。針對金屬管壁現(xiàn)場測厚的場合，在儀器功耗、體積均較小的條件下使得脈沖式電磁超聲大功率激勵(lì)源依然能發(fā)射較大的瞬態(tài)輸出功率，目前尚未提出有效的解決方案。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)實(shí)施例提供了一種脈沖式電磁超聲大功率激勵(lì)源，以解決現(xiàn)有的脈沖式電磁超聲大功率激勵(lì)源難以在低功耗、小體積的前提下發(fā)射大功率激勵(lì)信號問題。根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施例的一個(gè)方面，提供了一種脈沖式電磁超聲大功率激勵(lì)源，包括：驅(qū)動(dòng)電路，用于生成多路初始信號，并將生成的所述多路初始信號進(jìn)行放大，得到放大之后的所述多路初始信號；開關(guān)電路，所述開關(guān)電路與所述驅(qū)動(dòng)電路相連接，其中，所述開關(guān)電路依據(jù)放大之后的所述多路初始信號調(diào)整運(yùn)行狀態(tài)，其中，所述運(yùn)行狀態(tài)包括導(dǎo)通或者關(guān)斷；選頻電路，所述選頻電路的第一端與所述開關(guān)電路的輸出端相連接，所述選頻電路的第二端連接電磁超聲換能器，其中，所述選頻電路依據(jù)所述運(yùn)行狀態(tài)輸出目標(biāo)信號，其中，所述目標(biāo)信號用于激勵(lì)所述電磁超聲換能器在待檢結(jié)構(gòu)中生成超聲波。進(jìn)一步地，所述多路初始信號包括第一初始信號和第二初始信號，所述驅(qū)動(dòng)電路包括：高端驅(qū)動(dòng)電路，用于生成所述第一初始信號，并對所述第一初始信號進(jìn)行放大，得到第一電壓信號，其中，所述第一初始信號為所述多路初始信號中的第一路初始信號；低端驅(qū)動(dòng)電路，用于生成所述第二初始信號，并對所述第二初始信號進(jìn)行放大，得到第二電壓信號，其中，所述第二初始信號為所述多路初始信號中的第二路初始信號，其中，所述第一初始信號和所述第二初始信號為極性不相同的初始信號，所述第一初始信號和所述第二初始信號的周期數(shù)相同。進(jìn)一步地，所述開關(guān)電路包括：高端開關(guān)電路，所述高端開關(guān)電路的輸入端與所述高端驅(qū)動(dòng)電路的輸出端相連接，其中，當(dāng)加載在所述高端開關(guān)電路輸入端與所述選頻電路第一端之間的第一電壓信號的電壓值滿足第一預(yù)設(shè)電壓時(shí)，所述高端開關(guān)電路導(dǎo)通；低端開關(guān)電路，所述低端開關(guān)電路的輸入端與所述低端驅(qū)動(dòng)電路的輸出端相連接，其中，當(dāng)加載在所述低端開關(guān)電路輸入端與地電位之間的第二電壓信號的電壓值滿足第二預(yù)設(shè)電壓時(shí)，所述低端開關(guān)電路導(dǎo)通。進(jìn)一步地，所述高端開關(guān)電路包括第一場效應(yīng)管開關(guān)電路，所述低端開關(guān)電路包括第二場效應(yīng)管開關(guān)電路。進(jìn)一步地，所述第一場效應(yīng)管開關(guān)電路包括至少一個(gè)第一場效應(yīng)管，其中，所述至少一個(gè)第一場效應(yīng)管中每個(gè)第一場效應(yīng)管的柵極相連接，所述每個(gè)第一場效應(yīng)管的漏極相連接，所述每個(gè)第一場效應(yīng)管的源極相連接；所述第二場效應(yīng)管開關(guān)電路包括至少一個(gè)第二場效應(yīng)管，其中，所述至少一個(gè)第二場效應(yīng)管中每個(gè)第二場效應(yīng)管的柵極相連接，所述每個(gè)第二場效應(yīng)管的漏極相連接，所述每個(gè)第二場效應(yīng)管的源極相連接。進(jìn)一步地，所述高端驅(qū)動(dòng)電路包括：信號發(fā)生器，用于生成所述第一初始信號；第一光電耦合器，所述第一光電耦合器的第一端與所述信號發(fā)生器的第一信號發(fā)送端相連接，所述第一光電耦合器的第二端接數(shù)字地，所述第一光電耦合器用于隔離所述信號發(fā)生器中的數(shù)字電路對所述脈沖式電磁超聲大功率激勵(lì)源中的模擬電路的干擾，其中，所述第一信號發(fā)送端用于發(fā)送第一初始信號；第一場效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)電路，所述第一場效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)電路的輸入端與所述第一光電耦合器的第一輸出端相連接，所述第一場效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)電路的第一接地端和第二接地端，以及所述第一光電耦合器的第二輸出端與所述第一場效應(yīng)管的源極相連接，所述第一場效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)電路的輸出端與所述每個(gè)第一場效應(yīng)管的柵極相連接，用于向所述每個(gè)第一場效應(yīng)管的柵極輸出所述第一電壓信號，其中，所述第一電壓信號用于驅(qū)動(dòng)所述每個(gè)第一場效應(yīng)管導(dǎo)通或關(guān)斷。進(jìn)一步地，所述低端驅(qū)動(dòng)電路包括：信號發(fā)生器，用于生成所述第二初始信號；第二光電耦合器，所述第二光電耦合器的第一端與所述信號發(fā)生器的第二信號發(fā)送端相連接，所述第二光電耦合器的第二端接數(shù)字地，所述第二光電耦合器用于隔離所述信號發(fā)生器中的數(shù)字電路對所述脈沖式電磁超聲大功率激勵(lì)源中的模擬電路的干擾，其中，所述第二信號發(fā)送端用于發(fā)送第二初始信號；第二場效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)電路，所述第二場效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)電路的輸入端與所述第二光電耦合器的輸出端相連接，所述第二場效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)電路的第一接地端和第二接地端，以及所述第二光電耦合器的第二輸出端接地，所述第二場效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)電路的輸出端與每個(gè)第二場效應(yīng)管的柵極相連接，用于向所述每個(gè)第二場效應(yīng)管的柵極輸出所述第二電壓信號，其中，所述第二電壓信號用于驅(qū)動(dòng)所述第二場效應(yīng)管導(dǎo)通或關(guān)斷。進(jìn)一步地，還包括：電源電路，所述電源電路的第一端與所述第一場效應(yīng)管開關(guān)電路的漏極相連接，所述電源電路的第二端接地，所述電源電路用于為第一場效應(yīng)管開關(guān)電路提供高電壓信號。進(jìn)一步地，所述第一場效應(yīng)管開關(guān)電路包括多個(gè)場效應(yīng)管，所述第二場效應(yīng)管開關(guān)電路中包括多個(gè)場效應(yīng)管，還包括：第一抑制電路，所述第一抑制電路的第一端與所述第一場效應(yīng)管開關(guān)電路中每個(gè)場效應(yīng)管的漏極相連接，所述第一抑制電路的第二端與所述第一場效應(yīng)管開關(guān)電路中每個(gè)場效應(yīng)管的源極相連接，所述第一抑制電路用于抑制所述第一場效應(yīng)管開關(guān)電路產(chǎn)生的尖峰抖動(dòng)；第二抑制電路，所述第二抑制電路的第一端與所述第二場效應(yīng)管開關(guān)電路中每個(gè)場效應(yīng)管的漏極相連接，所述第二抑制電路的第二端與所述第二場效應(yīng)管開關(guān)電路中每個(gè)場效應(yīng)管的源極相連接，所述第二抑制電路用于抑制所述第二場效應(yīng)管開關(guān)電路產(chǎn)生的尖峰抖動(dòng)。進(jìn)一步地，所述抑制電路包括第一電容，電阻和二極管，其中，所述第一電容和所述二極管串聯(lián)，并且并聯(lián)在所述第一場效應(yīng)管開關(guān)電路中每個(gè)場效應(yīng)管的漏極和源極的兩端，所述電阻并聯(lián)在所述二極管的兩端。進(jìn)一步地，所述選頻電路包括第二電容和變壓器，其中，所述第二電容的第一端與所述第一場效應(yīng)管開關(guān)電路的源極相連接，所述第二電容的第二端與所述變壓器原邊的第一端相連接；所述變壓器原邊的第二端接地，所述變壓器副邊的第一端與所述電磁超聲換能器的第一端相連接，所述變壓器副邊的第二端接地。進(jìn)一步地，所述信號發(fā)生器包括現(xiàn)場可編程門陣列。在本專利技術(shù)實(shí)施例中，采用驅(qū)動(dòng)電路，用于生成多路初始信號，并將生成的所述多路初始信號進(jìn)行放大，得到放大之后的所述多路初始信號；開關(guān)電路，所述開關(guān)電路本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種脈沖式電磁超聲大功率激勵(lì)源，其特征在于，包括：驅(qū)動(dòng)電路，用于生成多路初始信號，并將生成的所述多路初始信號進(jìn)行放大，得到放大之后的所述多路初始信號；開關(guān)電路，所述開關(guān)電路與所述驅(qū)動(dòng)電路相連接，其中，所述開關(guān)電路依據(jù)放大之后的所述多路初始信號調(diào)整運(yùn)行狀態(tài)，其中，所述運(yùn)行狀態(tài)包括導(dǎo)通或者關(guān)斷；選頻電路，所述選頻電路的第一端與所述開關(guān)電路的輸出端相連接，所述選頻電路的第二端連接電磁超聲換能器，其中，所述選頻電路依據(jù)所述運(yùn)行狀態(tài)輸出目標(biāo)信號，其中，所述目標(biāo)信號用于激勵(lì)所述電磁超聲換能器在待檢結(jié)構(gòu)中生成超聲波。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種脈沖式電磁超聲大功率激勵(lì)源，其特征在于，包括：驅(qū)動(dòng)電路，用于生成多路初始信號，并將生成的所述多路初始信號進(jìn)行放大，得到放大之后的所述多路初始信號；開關(guān)電路，所述開關(guān)電路與所述驅(qū)動(dòng)電路相連接，其中，所述開關(guān)電路依據(jù)放大之后的所述多路初始信號調(diào)整運(yùn)行狀態(tài)，其中，所述運(yùn)行狀態(tài)包括導(dǎo)通或者關(guān)斷；選頻電路，所述選頻電路的第一端與所述開關(guān)電路的輸出端相連接，所述選頻電路的第二端連接電磁超聲換能器，其中，所述選頻電路依據(jù)所述運(yùn)行狀態(tài)輸出目標(biāo)信號，其中，所述目標(biāo)信號用于激勵(lì)所述電磁超聲換能器在待檢結(jié)構(gòu)中生成超聲波。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖式電磁超聲大功率激勵(lì)源，其特征在于，所述多路初始信號包括第一初始信號和第二初始信號，所述驅(qū)動(dòng)電路包括：高端驅(qū)動(dòng)電路，用于生成所述第一初始信號，并對所述第一初始信號進(jìn)行放大，得到第一電壓信號，其中，所述第一初始信號為所述多路初始信號中的第一路初始信號；低端驅(qū)動(dòng)電路，用于生成所述第二初始信號，并對所述第二初始信號進(jìn)行放大，得到第二電壓信號，其中，所述第二初始信號為所述多路初始信號中的第二路初始信號，其中，所述第一初始信號和所述第二初始信號為極性不相同的初始信號，所述第一初始信號和所述第二初始信號的周期數(shù)相同。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的脈沖式電磁超聲大功率激勵(lì)源，其特征在于，所述開關(guān)電路包括：高端開關(guān)電路，所述高端開關(guān)電路的輸入端與所述高端驅(qū)動(dòng)電路的輸出端相連接，其中，當(dāng)加載在所述高端開關(guān)電路輸入端與所述選頻電路第一端之間的第一電壓信號的電壓值滿足第一預(yù)設(shè)電壓時(shí)，所述高端開關(guān)電路導(dǎo)通；低端開關(guān)電路，所述低端開關(guān)電路的輸入端與所述低端驅(qū)動(dòng)電路的輸出端相連接，其中，當(dāng)加載在所述低端開關(guān)電路輸入端與地電位之間的第二電壓信號的電壓值滿足第二預(yù)設(shè)電壓時(shí)，所述低端開關(guān)電路導(dǎo)通。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的脈沖式電磁超聲大功率激勵(lì)源，其特征在于，所述高端開關(guān)電路包括第一場效應(yīng)管開關(guān)電路，所述低端開關(guān)電路包括第二場效應(yīng)管開關(guān)電路。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的脈沖式電磁超聲大功率激勵(lì)源，其特征在于，所述第一場效應(yīng)管開關(guān)電路包括至少一個(gè)第一場效應(yīng)管，其中，所述至少一個(gè)第一場效應(yīng)管中每個(gè)第一場效應(yīng)管的柵極相連接，所述每個(gè)第一場效應(yīng)管的漏極相連接，所述每個(gè)第一場效應(yīng)管的源極相連接；所述第二場效應(yīng)管開關(guān)電路包括至少一個(gè)第二場效應(yīng)管，其中，所述至少一個(gè)第二場效應(yīng)管中每個(gè)第二場效應(yīng)管的柵極相連接，所述每個(gè)第二場效應(yīng)管的漏極相連接，所述每個(gè)第二場效應(yīng)管的源極相連接。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的脈沖式電磁超聲大功率激勵(lì)源，其特征在于，所述高端驅(qū)動(dòng)電路包括：信號發(fā)生器，用于生成所述第一初始信號；第一光電耦合器，所述第一光電耦合器的第一端與所述信號發(fā)生器的第一信號發(fā)送端相連接，所述第一光電耦合器的第二端接數(shù)字地，所述第一光電耦合器用于隔離所述信號發(fā)生器中的數(shù)字電路對所述脈沖式電磁超聲大功率激勵(lì)源中的模擬電路的干擾，其中，所述第一信號發(fā)送端用于發(fā)送第一初始信號；第一場效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)電路，所述第一場效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)電路的輸入端與所述第一光電耦合器的第一輸出端相連接，所述第一場...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：鄭陽，周進(jìn)節(jié)，
申請(專利權(quán))人：中國特種設(shè)備檢測研究院，周進(jìn)節(jié)，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11