信号源可控的超磁致伸缩换能器驱动电源制造技术

信号源可控的超磁致伸缩换能器驱动电源，包括大功率变压器、信号发生模块、直流供电模块、前置放大电路、功率放大电路和超磁致伸缩换能器，大功率变压器的输入端直接连接电网，大功率变压器的输出端与直流供电模块的输入端连接，本发明专利技术采用直接数字频率合成技术和计算机控制技术设计信号发声模块，其控制电路结构紧凑，一旦改变控制方法，只需修改程序即可，无需变动硬件电路，程序下载便捷，在点频信号输出的基础上，增加线性调频信号的输出功能，线性调频信号是一种频率随时间逐渐变化的信号。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种换能器驱动电源,更确切的说是一种信号源可控的超磁致伸缩换能器驱动电源。
技术介绍
超磁致伸缩换能器以其功率大、能量转化率高、响应时间短、无过热失效的优点而有着广阔的应用前景，但是与之对应的智能化驱动系统的发展相对缓慢制约了其应用。目前超磁致伸缩换能器驱动电源主要有两种：一类是开关电源，由电容、电阻和负载组成二阶放电回路，在放电电流达到最大时关断开关管，从而产生电流脉冲，用来驱动超换能器，受开关管开关速度的限制，电源的频率一般在20KHz以下，且信号源无法根据需求进行调整；第二类是逆变电源，使用模拟控制技术，因其采用大量的分散元件和电路板，导致系统的可靠性下降，输出信号的形式单一，只能输出普通的单频信号，且电源的电能利用率低，输出功率不足。赵祥模、宋焕生在专利《超磁致伸缩稀土换能器驱动电源》(CN2914478)中，驱动电源采用开关管电路，电源频率较低，信号源不可控；张博在专利《声波测井发射换能器驱动系统》(CN102889079A)中，使用模拟控制技术，控制D/A转换器产生低压模拟波形，然后对信号进行功率放大，再驱动换能器，其信号源控制方法复杂，改变信号频率的同时需要对程序进行更改，操作不便；刘娜、于海波在专利《一种超声波换能器驱动电源》(CN104516290A)中，采用鉴相频率追踪的方法提高换能器的能量转化率，同时系统稳定性的下降，一旦改变控制方法，硬件电路也要进行改变；徐志刚在专利《一种稀土超磁致伸缩换能器驱动电源》(CN202004661U)中，采用数字化逆变电源，硬件电路复杂，电源输出的功率不足，信号输出形式单一。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种信号源可控的超磁致伸缩换能器驱动电源，能够解决上述的问题。本专利技术为实现上述目的，通过以下技术方案实现：信号源可控的超磁致伸缩换能器驱动电源，包括大功率变压器、信号发生模块、直流供电模块、前置放大电路、功率放大电路和超磁致伸缩换能器，大功率变压器的输入端直接连接电网，大功率变压器的输出端与直流供电模块的输入端连接，直流供电模块的输出端连接信号发生模块的电源输入端和功率放大电路的电源输入端，信号发生模块的输出端与前置放大电路的输入端连接，前置放大电路的输出端与功率放大电路的信号输入端连接，功率放大电路的输出端与超磁致伸缩换能器的输入端连接。为了进一步实现本专利技术的目的，还可以采用以下技术方案:所述信号发生模块包括USB转串口、单片机控制电路、显示电路、DDS合成电路和信号调整输出电路，单片机控制电路的输入端通过导线连接按键电路，按键电路的输出端与单片机控制电路的输出端连接，单片机控制电路的输出端连接显示电路和DDS合成电路的输入端，DDS合成电路的输出端连接信号调整输出电路的输入端，单片机控制电路的下载端口连接USB转串口的输出端。所述直流供电模块由整流电路、滤波电路和稳压电路组成，大功率变压器的输出端连接到整流电路，整流电路的输出端与滤波电路的输入端连接，滤波电路的输出端与稳压电路的输入端连接，整流电路采用单相桥式整流电路，滤波电路采用电容滤波电路，稳压电路使用LT3758集成稳压器。所述单片机控制电路采用STC12LE5A60S2为控制核心，芯片的工作电压为3.3V，晶振为12MHz。所述DDS合成电路采用AD9851频率合成器为电路产生信号，单片机控制电路和DDS合成电路之间的具体连接关系为：芯片STC12LE5A60S2上的P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7口分别接AD9851频率合成器上的引脚4、3、2、1、28、27、26、25，芯片STC12LE5A60S2上的P20、P21、P22口分别接AD9851频率合成器上的引脚22、8、7；U6为125MHz的高频有源晶振，为AD9851芯片提供外部振荡信号；U7为MCP41010数字电位器，控制电路通过对数字电位器的调控实现对输出信号占空比的调节，该数字电位器与单片机控制电路的连接关系为：芯片STC12LE5A60S2上的P23、P24、P25口分别接MCP41010上的引脚1、2、3；进一步的，AD9851频率合成器通过引脚13输出方波信号，通过20、21引脚同步输出两组未经处理的原始正弦信号。所述信号调整输出电路选用的低通滤波电路为椭圆函数低通滤波器。所述USB转串口的芯片选用CH340T，单片机控制电路和USB转串口之间的具体连接关系为：芯片STC12LE5A60S2的TXD、RXD口分别接CH340的RXD、TXD端口。所述按键电路分为精调模式和编码器粗调模式两种模式。所述前置放大电路采用差分放大电路。本专利技术的优点在于：本专利技术采用直接数字频率合成技术和计算机控制技术设计信号发声模块，其控制电路结构紧凑，一旦改变控制方法，只需修改程序即可，无需变动硬件电路，程序下载便捷，在点频信号输出的基础上，增加线性调频信号的输出功能，线性调频信号是一种频率随时间逐渐变化的信号，信号频率可以逐渐增加也可以逐渐减少，凭借其良好的自相关性、良好的穿透能力和抗噪能力以及可以减弱多普勒效应造成的不利影响的优势，成为了重要的检测用信号，本专利技术采用大功率变压器驱动功率放大电路确保电源的大功率输出。所述大功率变压器输入端直接与电网工频交流电连接，用以将电网电压进行电压转换，使变压器次级电压有效值与所需的直流电压接近，以便后续电路处理，为整个电源系统供电；所述直流供电模块将所述大功率变压器提供的交流电压分别进行处理，将交流电压先变换为单向脉动的直流电压，再滤除整流后单向脉动电压中的交流成分，使之成为平滑的直流电，然后进行稳压处理，使输出的直流电压在电网电压或负载电流发生变化时保持稳定；所述信号发生模块用于生成原始声源信号，对原始信号进行增益、占空比的调整，并输出给所述前置放大电路；所述前置放大电路接收来自信号发生模块的微弱电压信号，滤除噪声后选择所需要的声源信号，并将其电平放大到所述功率放大电路所能接受的输入范围；所述功率放大电路将经过所述前置放大电路处理后的信号进行电压放大，产生最大的功率输出，用以超磁致伸缩换能器工作。本专利技术还具有结构简洁紧凑、制造成本低廉和使用简便的优点。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1为本专利技术实施例提供的信号源可控的超磁致伸缩换能器驱动电源的结构示意图；图2为本专利技术实施例中直流供电模块电路图；图3为本专利技术实施例中信号发生模块硬件连接框图；图4为本专利技术实施例中单片机控制电路的电路图；图5为本专利技术实施例中DDS信号合成器的系统框图；图6为本专利技术实施例中低通滤波电路电路图；图7为本专利技术实施例中信号发生模块的软件流程图；图8为本专利技术串口芯片的电路图；图9为本专利技术按键电路的电路图；图10为本专利技术信号发生模块的软件流程图；图11为本专利技术的前置放大电路的电路图。标注部件：1001大功率变压器1002信号发生模块1003直流供电模块1004前置放大电路1005功率放大电路1006超磁致伸缩换能器1007负载3001按键电路3002USB转串口3003单片机控制电路3004显示电路3005DDS合成电路3006信号调整输出电路。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的优本文档来自技高网...

【技术保护点】
信号源可控的超磁致伸缩换能器驱动电源，其特征在于：包括大功率变压器(1001)、信号发生模块(1002)、直流供电模块(1003)、前置放大电路(1004)、功率放大电路(1005)和超磁致伸缩换能器(1006)，大功率变压器(1001)的输入端直接连接电网，大功率变压器(1001)的输出端与直流供电模块(1003)的输入端连接，直流供电模块(1003)的输出端连接信号发生模块(1002)的电源输入端和功率放大电路(1005)的电源输入端，信号发生模块(1002)的输出端与前置放大电路(1004)的输入端连接，前置放大电路(1004)的输出端与功率放大电路(1005)的信号输入端连接，功率放大电路(1005)的输出端与超磁致伸缩换能器(1006)的输入端连接。

【技术特征摘要】
1.信号源可控的超磁致伸缩换能器驱动电源，其特征在于：包括大功率变压器(1001)、信号发生模块(1002)、直流供电模块(1003)、前置放大电路(1004)、功率放大电路(1005)和超磁致伸缩换能器(1006)，大功率变压器(1001)的输入端直接连接电网，大功率变压器(1001)的输出端与直流供电模块(1003)的输入端连接，直流供电模块(1003)的输出端连接信号发生模块(1002)的电源输入端和功率放大电路(1005)的电源输入端，信号发生模块(1002)的输出端与前置放大电路(1004)的输入端连接，前置放大电路(1004)的输出端与功率放大电路(1005)的信号输入端连接，功率放大电路(1005)的输出端与超磁致伸缩换能器(1006)的输入端连接。2.根据权利要求1所述的信号源可控的超磁致伸缩换能器驱动电源，其特征在于：所述信号发生模块(1002)包括USB转串口(3002)、单片机控制电路(3003)、显示电路(3004)、DDS合成电路(3005)和信号调整输出电路(3006)，单片机控制电路(3003)的输入端通过导线连接按键电路(3001)，按键电路(3001)的输出端与单片机控制电路(3003)的输出端连接，单片机控制电路(3003)的输出端连接显示电路(3004)和DDS合成电路(3005)的输入端，DDS合成电路(3005)的输出端连接信号调整输出电路(3006)的输入端，单片机控制电路(3003)的下载端口连接USB转串口(3002)的输出端。3.根据权利要求1所述的信号源可控的超磁致伸缩换能器驱动电源，其特征在于：所述直流供电模块(1003)由整流电路、滤波电路和稳压电路组成，大功率变压器(1001)的输出端连接到整流电路，整流电路的输出端与滤波电路的输入端连接，滤波电路的输出端与稳压电路的输入端连接，整流电路采用单相桥式整流电路，滤波电路采用电容滤波电路，稳压电路使用LM317集成稳压器。4.根据权利要求1所述的信号源可控的超磁致伸缩换能器驱动电源，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙士国，张程洋，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43