脉冲式电磁超声大功率激励源制造技术

本发明专利技术公开了一种脉冲式电磁超声大功率激励源。其中，该脉冲式电磁超声大功率激励源主要用于：通过高端驱动电路输出的一路周期性方波脉冲信号，用以驱动高端开关电路中能量转换器件的导通；并通过低端驱动电路输出周期相同，但极性相反的另一路周期性方波脉冲信号，用以驱动低端开关电路中能量转换器件的导通；然后，通过低端开关电路和高端开关电路中能量转换器件的交替导通，能够使得选频电路组合成有限周期激励信号，即目标信号，该目标信号用于激励电磁超声换能器生成超声波。本发明专利技术解决了现有的脉冲式电磁超声大功率激励源难以在低功耗、小体积的条件下发射大功率激励信号的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及检测领域，具体而言，涉及一种脉冲式电磁超声大功率激励源。
技术介绍
现有的大量金属管道在使用过程中，由于服役环境条件恶劣，会导致管壁减薄，因此，需要定期对金属管道进行检测。相对于传统的压电超声检测技术而言，电磁超声检测技术具有无需打磨管道表面、无需耦合剂、适用于高温检测等优点，使得该技术特别适合于金属管道剩余壁厚的检测。然而，由于换能机理的限制，电磁超声传感器电-声能量转换效率较低，从而导致电磁超声检测信号非常微弱，常淹没于噪声之中。为提高电磁超声检测信号的信噪比，提高电磁超声传感器的激励能量是解决该问题的有效办法。在现有技术中，主要通过线性放大方法来实现电磁超声(导)波的激励，但是，线性放大方法会导致仪器功耗、发热量、体积均较大。进一步地，为了减小仪器功耗和发热量，现有技术中，采用了门控方式来实现线性放大电路在发射信号的瞬间正常工作，而在其它时间仪器处于关闭状态，上述门控的方式能在一定程度降低功耗、减小发热量。但是，由于线性功率放大电路的能量转换效率较低，采用该类放大电路结构时需将多个功率晶体管线性放大电路的输出功率进行合成以提高整个输出功率，导致仪器体积难以有效减小。针对金属管壁现场测厚的场合，在仪器功耗、体积均较小的条件下使得脉冲式电磁超声大功率激励源依然能发射较大的瞬态输出功率，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种脉冲式电磁超声大功率激励源，以解决现有的脉冲式电磁超声大功率激励源难以在低功耗、小体积的前提下发射大功率激励信号问题。根据本专利技术实施例的一个方面，提供了一种脉冲式电磁超声大功率激励源，包括：驱动电路，用于生成多路初始信号，并将生成的所述多路初始信号进行放大，得到放大之后的所述多路初始信号；开关电路，所述开关电路与所述驱动电路相连接，其中，所述开关电路依据放大之后的所述多路初始信号调整运行状态，其中，所述运行状态包括导通或者关断；选频电路，所述选频电路的第一端与所述开关电路的输出端相连接，所述选频电路的第二端连接电磁超声换能器，其中，所述选频电路依据所述运行状态输出目标信号，其中，所述目标信号用于激励所述电磁超声换能器在待检结构中生成超声波。进一步地，所述多路初始信号包括第一初始信号和第二初始信号，所述驱动电路包括：高端驱动电路，用于生成所述第一初始信号，并对所述第一初始信号进行放大，得到第一电压信号，其中，所述第一初始信号为所述多路初始信号中的第一路初始信号；低端驱动电路，用于生成所述第二初始信号，并对所述第二初始信号进行放大，得到第二电压信号，其中，所述第二初始信号为所述多路初始信号中的第二路初始信号，其中，所述第一初始信号和所述第二初始信号为极性不相同的初始信号，所述第一初始信号和所述第二初始信号的周期数相同。进一步地，所述开关电路包括：高端开关电路，所述高端开关电路的输入端与所述高端驱动电路的输出端相连接，其中，当加载在所述高端开关电路输入端与所述选频电路第一端之间的第一电压信号的电压值满足第一预设电压时，所述高端开关电路导通；低端开关电路，所述低端开关电路的输入端与所述低端驱动电路的输出端相连接，其中，当加载在所述低端开关电路输入端与地电位之间的第二电压信号的电压值满足第二预设电压时，所述低端开关电路导通。进一步地，所述高端开关电路包括第一场效应管开关电路，所述低端开关电路包括第二场效应管开关电路。进一步地，所述第一场效应管开关电路包括至少一个第一场效应管，其中，所述至少一个第一场效应管中每个第一场效应管的栅极相连接，所述每个第一场效应管的漏极相连接，所述每个第一场效应管的源极相连接；所述第二场效应管开关电路包括至少一个第二场效应管，其中，所述至少一个第二场效应管中每个第二场效应管的栅极相连接，所述每个第二场效应管的漏极相连接，所述每个第二场效应管的源极相连接。进一步地，所述高端驱动电路包括：信号发生器，用于生成所述第一初始信号；第一光电耦合器，所述第一光电耦合器的第一端与所述信号发生器的第一信号发送端相连接，所述第一光电耦合器的第二端接数字地，所述第一光电耦合器用于隔离所述信号发生器中的数字电路对所述脉冲式电磁超声大功率激励源中的模拟电路的干扰，其中，所述第一信号发送端用于发送第一初始信号；第一场效应管驱动电路，所述第一场效应管驱动电路的输入端与所述第一光电耦合器的第一输出端相连接，所述第一场效应管驱动电路的第一接地端和第二接地端，以及所述第一光电耦合器的第二输出端与所述第一场效应管的源极相连接，所述第一场效应管驱动电路的输出端与所述每个第一场效应管的栅极相连接，用于向所述每个第一场效应管的栅极输出所述第一电压信号，其中，所述第一电压信号用于驱动所述每个第一场效应管导通或关断。进一步地，所述低端驱动电路包括：信号发生器，用于生成所述第二初始信号；第二光电耦合器，所述第二光电耦合器的第一端与所述信号发生器的第二信号发送端相连接，所述第二光电耦合器的第二端接数字地，所述第二光电耦合器用于隔离所述信号发生器中的数字电路对所述脉冲式电磁超声大功率激励源中的模拟电路的干扰，其中，所述第二信号发送端用于发送第二初始信号；第二场效应管驱动电路，所述第二场效应管驱动电路的输入端与所述第二光电耦合器的输出端相连接，所述第二场效应管驱动电路的第一接地端和第二接地端，以及所述第二光电耦合器的第二输出端接地，所述第二场效应管驱动电路的输出端与每个第二场效应管的栅极相连接，用于向所述每个第二场效应管的栅极输出所述第二电压信号，其中，所述第二电压信号用于驱动所述第二场效应管导通或关断。进一步地，还包括：电源电路，所述电源电路的第一端与所述第一场效应管开关电路的漏极相连接，所述电源电路的第二端接地，所述电源电路用于为第一场效应管开关电路提供高电压信号。进一步地，所述第一场效应管开关电路包括多个场效应管，所述第二场效应管开关电路中包括多个场效应管，还包括：第一抑制电路，所述第一抑制电路的第一端与所述第一场效应管开关电路中每个场效应管的漏极相连接，所述第一抑制电路的第二端与所述第一场效应管开关电路中每个场效应管的源极相连接，所述第一抑制电路用于抑制所述第一场效应管开关电路产生的尖峰抖动；第二抑制电路，所述第二抑制电路的第一端与所述第二场效应管开关电路中每个场效应管的漏极相连接，所述第二抑制电路的第二端与所述第二场效应管开关电路中每个场效应管的源极相连接，所述第二抑制电路用于抑制所述第二场效应管开关电路产生的尖峰抖动。进一步地，所述抑制电路包括第一电容，电阻和二极管，其中，所述第一电容和所述二极管串联，并且并联在所述第一场效应管开关电路中每个场效应管的漏极和源极的两端，所述电阻并联在所述二极管的两端。进一步地，所述选频电路包括第二电容和变压器，其中，所述第二电容的第一端与所述第一场效应管开关电路的源极相连接，所述第二电容的第二端与所述变压器原边的第一端相连接；所述变压器原边的第二端接地，所述变压器副边的第一端与所述电磁超声换能器的第一端相连接，所述变压器副边的第二端接地。进一步地，所述信号发生器包括现场可编程门阵列。在本专利技术实施例中，采用驱动电路，用于生成多路初始信号，并将生成的所述多路初始信号进行放大，得到放大之后的所述多路初始信号；开关电路，所述开关电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脉冲式电磁超声大功率激励源，其特征在于，包括：驱动电路，用于生成多路初始信号，并将生成的所述多路初始信号进行放大，得到放大之后的所述多路初始信号；开关电路，所述开关电路与所述驱动电路相连接，其中，所述开关电路依据放大之后的所述多路初始信号调整运行状态，其中，所述运行状态包括导通或者关断；选频电路，所述选频电路的第一端与所述开关电路的输出端相连接，所述选频电路的第二端连接电磁超声换能器，其中，所述选频电路依据所述运行状态输出目标信号，其中，所述目标信号用于激励所述电磁超声换能器在待检结构中生成超声波。

【技术特征摘要】
1.一种脉冲式电磁超声大功率激励源，其特征在于，包括：驱动电路，用于生成多路初始信号，并将生成的所述多路初始信号进行放大，得到放大之后的所述多路初始信号；开关电路，所述开关电路与所述驱动电路相连接，其中，所述开关电路依据放大之后的所述多路初始信号调整运行状态，其中，所述运行状态包括导通或者关断；选频电路，所述选频电路的第一端与所述开关电路的输出端相连接，所述选频电路的第二端连接电磁超声换能器，其中，所述选频电路依据所述运行状态输出目标信号，其中，所述目标信号用于激励所述电磁超声换能器在待检结构中生成超声波。2.根据权利要求1所述的脉冲式电磁超声大功率激励源，其特征在于，所述多路初始信号包括第一初始信号和第二初始信号，所述驱动电路包括：高端驱动电路，用于生成所述第一初始信号，并对所述第一初始信号进行放大，得到第一电压信号，其中，所述第一初始信号为所述多路初始信号中的第一路初始信号；低端驱动电路，用于生成所述第二初始信号，并对所述第二初始信号进行放大，得到第二电压信号，其中，所述第二初始信号为所述多路初始信号中的第二路初始信号，其中，所述第一初始信号和所述第二初始信号为极性不相同的初始信号，所述第一初始信号和所述第二初始信号的周期数相同。3.根据权利要求2所述的脉冲式电磁超声大功率激励源，其特征在于，所述开关电路包括：高端开关电路，所述高端开关电路的输入端与所述高端驱动电路的输出端相连接，其中，当加载在所述高端开关电路输入端与所述选频电路第一端之间的第一电压信号的电压值满足第一预设电压时，所述高端开关电路导通；低端开关电路，所述低端开关电路的输入端与所述低端驱动电路的输出端相连接，其中，当加载在所述低端开关电路输入端与地电位之间的第二电压信号的电压值满足第二预设电压时，所述低端开关电路导通。4.根据权利要求3所述的脉冲式电磁超声大功率激励源，其特征在于，所述高端开关电路包括第一场效应管开关电路，所述低端开关电路包括第二场效应管开关电路。5.根据权利要求4所述的脉冲式电磁超声大功率激励源，其特征在于，所述第一场效应管开关电路包括至少一个第一场效应管，其中，所述至少一个第一场效应管中每个第一场效应管的栅极相连接，所述每个第一场效应管的漏极相连接，所述每个第一场效应管的源极相连接；所述第二场效应管开关电路包括至少一个第二场效应管，其中，所述至少一个第二场效应管中每个第二场效应管的栅极相连接，所述每个第二场效应管的漏极相连接，所述每个第二场效应管的源极相连接。6.根据权利要求5所述的脉冲式电磁超声大功率激励源，其特征在于，所述高端驱动电路包括：信号发生器，用于生成所述第一初始信号；第一光电耦合器，所述第一光电耦合器的第一端与所述信号发生器的第一信号发送端相连接，所述第一光电耦合器的第二端接数字地，所述第一光电耦合器用于隔离所述信号发生器中的数字电路对所述脉冲式电磁超声大功率激励源中的模拟电路的干扰，其中，所述第一信号发送端用于发送第一初始信号；第一场效应管驱动电路，所述第一场效应管驱动电路的输入端与所述第一光电耦合器的第一输出端相连接，所述第一场...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑阳，周进节，
申请(专利权)人：中国特种设备检测研究院，周进节，
类型：发明
国别省市：北京;11