100kW级宽频电磁超声激励源制造技术

本发明专利技术公开了一种100kW级宽频电磁超声激励源。其中，该100kW级宽频电磁超声激励源包括：通过信号发生器生成第一组初始信号和第二组初始信号；然后，通过左臂高端驱动电路和右臂低端驱动电路对第一组初始信号进行放大，以驱动左臂高端开关和右臂低端开关导通，此时，选频电路的输出高电压信号；还通过左臂低端驱动电路和右臂高端驱动电路对第二组初始信号进行放大，以驱动左臂低端开关和右臂高端开关导通，此时，选频电路输出的电压近似为零；实现了通过控制多路开关电路的导通使得选频电路输出有限周期的高电压脉冲信号，以激励电磁超声换能器在待检结构中产生超声波。本发明专利技术解决了现有技术中的电磁超声检测仪器的在较宽频率范围内输出功率较低的技术问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无损检测领域，具体而言，涉及一种100kW级宽频电磁超声激励源。
技术介绍
目前，石化、电力等行业存在众多高温管道、锅炉和反应器等金属设备。由于部分高温金属设备较难停机检测或停机检测成本太高，因此，迫切需求发展高温金属设备的在役检测技术。目前，常用的压电超声检测技术，由于耦合剂的挥发及压电材料本身居里温度的限制，使得它们较难对300℃以上设备进行现场有效检测。电磁超声检测技术无需耦合剂，同时由于电磁超声检测技术的非接触特性，使得它特别适合于高温金属设备的无损检测。但是温度的升高，一方面，会引起待检材料导电、导磁特性的变化，有时会导致电-声能量转换效率降低；另一方面，也会引起声波传播特性的改变。进一步地，由于高温设备大多采用各种不锈钢材料制造，例如，400～500℃高温材料常用P11不锈钢、500～600℃高温材料常用12Cr1MoVG不锈钢，而这些材料本身的导磁特性很弱，会使得检测信号进一步衰减或信噪比降低。目前，国内外广泛使用的电磁超声检测仪器的瞬态输出功率均在数十千瓦以下。由于现有激励源输出功率的限制，使得该技术目前对于高温金属设备检测信号信噪比较差，现有的技术中还未出现通过增大检测设备输出功率以提高检测信号信噪比的技术方案。另外，不同材料在不同温度范围适合的检测频率不一样，现有技术激励源输出信号带宽较窄。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种100kW级宽频电磁超声激励源，以至少解决现有技术中的电磁超声检测仪器的在较宽频率范围内输出功率较低的技术问题。根据本专利技术实施例的一个方面，提供了一种100kW级宽频电磁超声激励源，包括：信号发生器，用于生成第一组初始信号和第二组初始信号，其中，所述第一组初始信号和所述第二组初始信号为极性相反的信号，所述第一组初始信号中包含偶数个初始信号，所述第二组初始信号中包含偶数个初始信号；多路驱动电路，与所述信号发生器相连接，用于将所述第一组初始信号和所述第二组初始信号进行放大；多路开关电路，一路所述开关电路与一路所述驱动电路相连接，其中，所述多路开关电路依据放大之后的所述第一组初始信号和所述第二组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，所述选频电路通过所述选频电路的第一端和第二端分别与所述多路开关电路的相连接，所述选频电路的输出端与电磁超声换能器相连接，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产生超声波。进一步地，所述多路驱动电路包括：第一组驱动电路，与所述信号发生器相连接，用于将所述第一组初始信号中的偶数个初始信号进行放大，得到第一电压信号组；第二组驱动电路，与所述信号发生器相连接，用于将所述第二组初始信号中的偶数个初始信号进行放大，得到第二电压信号组。进一步地，所述第一组驱动电路组包括左臂高端驱动电路和右臂低端驱动电路，所述第二组驱动电路包括左臂低端驱动电路和右臂高端驱动电路。进一步地，所述多路开关电路包括：第一开关组，与所述第一组驱动电路相连接，其中，当加载在所述第一开关组的第一端和第二端两端的所述第一电压信号组的电压值满足第一预设电压时，所述第一开关导通组；第二开关组，与所述第二组驱动电路相连接，其中，当加载在所述第二开关组的第一端和第二端两端的所述第二电压信号组的电压值满足第二预设电压时，所述第二开关组导通。进一步地，所述第一开关组包括左臂高端开关和右臂低端开关，所述第二开关组包括左臂低端开关和右臂高端开关，其中，所述左臂高端开关包括至少一个第一场效应管，所述右臂低端开关包括至少一个第二场效应管，所述左臂低端开关包括至少一个第三场效应管，所述右臂高端开关包括至少一个第四场效应管。进一步地，每个所述第一场效应管的漏极接高压电源电路，每个所述第一场效应管的源极与所述选频电路的左端相连接；每个所述第二场效应管源极接地，每个所述第二场效应管的漏极与所述选频电路的右端相连接；每个所述第三场效应管的源极接地，每个所述第三场效应管的漏极与所述选频电路的左端相连接；每个所述第四场效应管的漏极接高压电源电路，每个所述第四场效应管的源极与所述选频电路的右端相连接。进一步地，所述选频电路包括第一电容和变压器，其中，所述第一电容的第一端与每个所述第一场效应管的源极和每个所述第三场效应管的漏极相连接，所述第一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与所述第二场效应管漏极和所述第四场效应管的源极相连接，所述变压器的副边与所述电磁超声换能器相连接。进一步地，还包括：高压电源电路，所述电源电路的第一端分别与每个第一场效应管的漏极和所述每个第四场效应管的漏极相连接，所述高压电源电路的第二端接地，所述高压电源电路用于为所述选频电路提供高电压信号。进一步地，所述多路驱动电路中每路驱动电路包括：数模隔离电路，与所述信号发生器相连接，用于隔离所述信号发生器中的数字电路对所述100kW级宽频电磁超声激励源中的模拟电路的干扰；场效应管驱动电路，分别与一路开关电路所述数模隔离电路相连接，用于向与之相连接的所述一路开关电路的输入端输出电压信号，其中，所述电压信号用于驱动所述一路场效应管导通或关断。进一步地，所述100kW级宽频电磁超声激励源还包括：多个抑制电路，一个所述抑制电路与一路场效应管相连接，其中，所述抑制电路的第一端与所述一路场效应管的漏极相连接，所述抑制电路的第二端与所述一路场效应管的源极相连接。进一步地，所述多个抑制电路中每个抑制电路包括第二电容、电阻和二极管，其中，所述第二电容与所述二极管串联之后并联在所述场效应管的源极和漏极，所述电阻并联在所述二极管的两端。进一步地，所述多路开关电路中每个开关电路包括N个场效应管，其中，所述N个场效应管中每个场效应管的栅极相连接，并与所述场效应管驱动电路的输出端相连接，所述每个场效应管的漏极相连接，所述每个场效应管的源极相连接，N为大于或者等于1的正整数。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，通过多路驱动电路将信号发生器生成的第一组初始信号中的偶数个初始信号和第二组初始信号中的偶数个初始信号进行放大，然后，使用放大之后的偶数个初始信号控制多路开关电路组成的桥式开关电路的运行状态，进而，通过运行状态调整选频电路的输出的目标信号，相对于现有技术中，本专利技术提供的100kW级宽频电磁超声激励源达到了增大电磁超声检测仪器的输出功率的目的，从而实现了减小电磁超声检测仪器的信噪比的技术效果，进而解决了现有技术中的电磁超声检测仪器的在较宽频率范围内输出功率较低的技术问题。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是根据本专利技术实施例的一种100kW级宽频电磁超声激励源的示意图；图2是根据本专利技术实施例的一种可选地100kW级宽频电磁超声激励源的示意图；图3是根据本专利技术实施例的另一种可选地100kW级宽频电磁超声激励源的开关电路及选频电路部分示意图；图4是根据本专利技术实施例的一种左臂高端驱动电路的示意图；图5是根据本专利技术实施例的一种左臂低端驱动电路的示意图；图6是根据本专利技术实施例的一种右臂高端驱动电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种100kW级宽频电磁超声激励源，其特征在于，包括：信号发生器，用于生成第一组初始信号和第二组初始信号，其中，所述第一组初始信号和所述第二组初始信号为极性相反的信号，所述第一组初始信号中包含偶数个初始信号，所述第二组初始信号中包含偶数个初始信号；多路驱动电路，与所述信号发生器相连接，用于将所述第一组初始信号和所述第二组初始信号进行放大；多路开关电路，一路所述开关电路与一路所述驱动电路相连接，其中，所述多路开关电路依据放大之后的所述第一组初始信号和所述第二组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，所述选频电路通过所述选频电路的第一端和第二端分别与所述多路开关电路的相连接，所述选频电路的输出端与电磁超声换能器相连接，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100kW级宽频电磁超声激励源，其特征在于，包括：信号发生器，用于生成第一组初始信号和第二组初始信号，其中，所述第一组初始信号和所述第二组初始信号为极性相反的信号，所述第一组初始信号中包含偶数个初始信号，所述第二组初始信号中包含偶数个初始信号；多路驱动电路，与所述信号发生器相连接，用于将所述第一组初始信号和所述第二组初始信号进行放大；多路开关电路，一路所述开关电路与一路所述驱动电路相连接，其中，所述多路开关电路依据放大之后的所述第一组初始信号和所述第二组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，所述选频电路通过所述选频电路的第一端和第二端分别与所述多路开关电路的相连接，所述选频电路的输出端与电磁超声换能器相连接，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100kW级宽频电磁超声激励源，其特征在于，所述多路驱动电路包括：第一组驱动电路，与所述信号发生器相连接，用于将所述第一组初始信号中的偶数个初始信号进行放大，得到第一电压信号组；第二组驱动电路，与所述信号发生器相连接，用于将所述第二组初始信号中的偶数个初始信号进行放大，得到第二电压信号组。3.根据权利要求2所述的100kW级宽频电磁超声激励源，其特征在于，所述第一组驱动电路组包括左臂高端驱动电路和右臂低端驱动电路，所述第二组驱动电路包括左臂低端驱动电路和右臂高端驱动电路。4.根据权利要求2所述的100kW级宽频电磁超声激励源，其特征在于，所述多路开关电路包括：第一开关组，与所述第一组驱动电路相连接，其中，当加载在所述第一开关组的第一端和第二端两端的所述第一电压信号组的电压值满足第一预设电压时，所述第一开关导通组；第二开关组，与所述第二组驱动电路相连接，其中，当加载在所述第二开关组的第一端和第二端两端的所述第二电压信号组的电压值满足第二预设电压时，所述第二开关组导通。5.根据权利要求4所述的100kW级宽频电磁超声激励源，其特征在于，所述第一开关组包括左臂高端开关和右臂低端开关，所述第二开关组包括左臂低端开关和右臂高端开关，其中，所述左臂高端开关包括至少一个第一场效应管，所述右臂低端开关包括至少一个第二场效应管，所述左臂低端开关包括至少一个第三场效应管，所述右臂高端开关包括至少一个第四场效应管。6.根据权利要求5所述的100kW级宽频电磁超声激励源，其特征在于，每个所述第一场效应管的漏极接高电压，每个所述第一场效应管的源极与所述选频电路的左端相连接；每个所述第二场效应...

【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