一种超声波信号激励、控制、接收、调理和通信电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种超声波信号激励、控制、接收、调理和通信电路。包括信号发射电路、信号调理电路、串口通信电路和电源电路，信号发射电路用于超声波信号发射激励和激励控制，信号调理电路用于超声波信号接收和调理，串口通信电路连接在上位机分别信号发射电路和信号调理电路之间进行通信，电源电路分别连接到信号发射电路和信号调理电路进行供电。本实用新型专利技术所产生的高压方波超声激励信号可以兼容于多种超声换能器，并具有收发一体和收发分离两种模式，该系统可与上位机通信实现参数的配置，该系统接收的超声回波信号接入第三方信号采集系统用于分析和处理，该系统运行稳定、可靠性高和有很高的应用价值。

A circuit for excitation, control, reception, conditioning and communication of ultrasonic signals

The utility model discloses a circuit for excitation, control, receiving, conditioning and communication of ultrasonic signals. Including signal transmitting circuit, signal conditioning circuit, serial communication circuit and power supply circuit, a signal transmitting circuit for ultrasonic signal transmitting excitation and excitation control, signal conditioning circuit for ultrasonic signal receiving and conditioning, serial communication circuit is connected with the communication between the upper computer is connected in signal transmitting circuit and signal conditioning circuit, power supply circuit are respectively connected to the signal the transmitting circuit and signal conditioning circuit for power supply. The utility model has the advantages of high voltage square wave generated by the ultrasonic signal can be compatible with a variety of ultrasonic transducer, and a transceiver and transceiver isolation of two kinds of mode, the system can communicate with the host computer to realize parameter configuration, the system receives the ultrasonic echo signal access to third party signal acquisition system for analysis and processing, the operation of the system stable and reliable and has high application value.

【技术实现步骤摘要】
一种超声波信号激励、控制、接收、调理和通信电路
本技术涉及一种超声波信号电路，尤其是涉及超声波信号激励、控制、接收、调理和通信电路。
技术介绍
目前无损检测技术是工业发展中必不可少的技术和有效工具，在一定程度上反映一个国家工业发展的水平，其重要性已得到公认。超声波检测技术作为无损检测技术的一部分，其应用前景越来越广泛。超声波作为无损检测技术的信号源，超声波的激励、控制、接收和调理和通信等技术的研究显得尤其突出和重要。
技术实现思路
为了适应各种超声无损检测的需要，本技术提出了一种超声波信号激励、控制、接收、调理和通信电路，改善了超声波激励和超声回波信号调理，实现了触发频率可调、触发方式可调、脉冲延时和脉宽可调、增益可调和超声探头自适应，该超声波信号激励、控制、接收、调理和通信电路可作为独立的模块应用于超声波探伤和超声波残余应力测量。本技术为实现上述功能，采用的技术方案是：本技术包括信号发射电路、信号调理电路、串口通信电路以及用于供电的电源电路，信号发射电路和信号调理电路经串口通信电路与上位机连接，电源电路分别连接到串口通信电路、信号发射电路和信号调理电路进行供电；所述的信号发射电路具体是包括信号发射主控制模块、方波脉冲控制模块、高压脉冲激励模块、发射阻抗匹配模块和超声信号发射探头，方波脉冲控制模块包括脉冲延伸模块和脉宽控制模块，方波脉冲控制模块、高压脉冲激励模块、发射阻抗匹配模块和超声信号发射探头依次连接；所述的信号调理电路具体是包括信号调理主控制模块、预放大及衰减模块、接收阻抗匹配模块、高通滤波控制模块、程控二级放大模块和超声信号接收探头，预放大及衰减模块、接收阻抗匹配模块、高通滤波控制模块、程控二级放大模块和超声信号接收探头依次连接；所述的串口通信电路具体是连接在信号发射主控制模块和上位机之间的发射通信电路、连接在信号调理主控制模块和上位机之间的调理通信电路。所述的电源电路包括+3.3V电压输出电路、+7V电压输出电路、-7V电压输出电路、+5VIN电压输出电路、+12VIN电压输出电路和-12VIN电压输出电路；所述的+3.3V电压输出电路包括：电源管理芯片U300的SHDN脚和IN脚连接后分别与电感L301和电容C315的一端相连，电感L301的另一端分别接+5VIN输入电压和电容C314，电容C314的另一端接地，电容C315的另一端接地，电源管理芯片U300的GND脚和TAP脚接地，电源管理芯片U300的OUT脚分别与电阻R306、电容C313和电感L300的一端相连，电阻R306的另一端分别与ADJ脚和电阻R307相连，电阻R307和电容C312的另一端接地，电感L300的另一端分别与电容C313另一端和电容C300一端相连后输出3.3V电压，电容C313和电容C300的另一端接地；所述的+7V电压输出电路包括：电源管理芯片U301的SHDN脚和IN脚连接后与+12VIN输入电压和电容C323相连，电感L323的另一端接地，GND脚和TAP脚接地，电源管理芯片U301的OUT脚分别与电阻R308、电容C321和电感L306一端相连，电阻R308的另一端分别与电源管理芯片U301的ADJ脚和电阻R309的一端相连，电阻R309和电容C321另一端接地，电感L306的另一端分别与电容C322、电容C307、电容C305和电感L308一端相连，电容C322、电容C307和电容C305的另一端接地，电感L308的另一端分别与电容C327和电容C306一端相连并输出+7V电压，电容C327和电容C306的另一端接地；所述的-7V电压输出电路包括：电源管理芯片U302的GND脚接地，FB脚经电阻R312与VOUT脚连接，FB脚经电阻R311后接地，REF脚经电阻R310接地，VIN脚和TAP脚与-12VIN输入电压相连，TAP脚经电容C325接地，VOUT脚经电阻R301和电容C324接地，电阻R301和电容C324串联后的两端与电感L307和电容C326串联后的两端并联，电容C326和电容C308并联，电感L307和电容C326之间引出端口分别与电感L309和电容C309的一端连接，电容C309另一端接地，电感L309另一端分别与电容C328和电容C310一端连接并输出-7V电压，电容C328和电容C310另一端接地；所述的+5VIN电压输出电路包括：输出+5VIN电压端分别与电容C301、电容C316和电感L302一端相连，电容C301和电容C316的另一端接地，电感L302的另一端分别与电容C302、电容C317和电感L303一端相连，电容C302和电容C317压的另一端接地，电感L303的另一端分别与电容C311一端和外部+5V电压相连，电容C311的另一端接地；所述的+12VIN电压输出电路包括：输出+12VIN电压端分别与电容C319、电容C304和电感L305一端相连，电容C319和电容C304的另一端接地，电感L305的另一端分别与电容C303、电容C318和电感L304一端相连，电容C303和电容C318压的另一端接地，电感L304的另一端分别与电容C320一端和外部+12V电压相连，电容C320的另一端接地；所述的-12VIN电压输出电路包括：输出-12VIN电压端分别与电容C322和电感L310一端相连，电容C322的另一端接地，电感L310的另一端分别与电容C329、电容C330和电感L311一端相连，电容C329和电容C330的另一端接地，电感L311的另一端分别与电容C333一端和外部-12V电压相连，电容C333的另一端接地。所述的发射通信电路包括连接到上位机的通信芯片U100，通信芯片U100的VCC脚与DI2脚通过电容C181相连，DI2、ED、ER、GND脚相连后接地，DO1脚和脚与信号发射主控制模块相连，R11脚与电阻R100一端相连，电阻R100的另一端分别与电阻R101和电阻R102一端相连，电阻R101的另一端接地，电阻R102的另一端与脚相连；所述的调理通信电路包括连接到上位机的通信芯片IC1T，通信芯片IC1T的VCC脚与DI2脚通过电容C1T相连，DI2、ED、ER、GND脚相连后接地，DO1脚和脚与信号调理主控制模块相连，R11脚与电阻R2T一端相连，电阻R2T的另一端分别与电阻R3T和电阻R4T一端相连，电阻R3T的另一端接地，电阻R4T的另一端与脚相连。所述的信号发射主控制模块包括芯片IC2TA和芯片XIT，芯片IC2TA的脉冲发射IO脚与电阻R5T一端相连，电阻R5T的另一端输出方波脉冲触发信号，3V3IO1脚、3V3INT脚和3V3IO2脚接+3.3V电压，IO/GCLK1脚与电阻R8T一端相连，电阻R8T的另一端与芯片XIT的CLK脚相连，芯片XIT的EN脚接+3.3V电压，芯片XIT的GND脚接地，芯片XIT的VCC脚分别经电容C4T、C5T、C6T一端和+3.3V电压相连，电容C4T、C5T和C6T的另一端接地。所述的方波脉冲控制模块包括脉冲延时芯片IC4T、脉冲宽度控制芯片IC5T、芯片IC6T和反向升压器IC7T：芯片IC4T的TRIG脚接方波脉冲触发信号，芯片IC4T的RES和GND脚接地，芯片IC本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声波信号激励、控制、接收、调理和通信电路，其特征在于：包括信号发射电路、信号调理电路、串口通信电路以及用于供电的电源电路，信号发射电路和信号调理电路经串口通信电路与上位机连接，电源电路分别连接到串口通信电路、信号发射电路和信号调理电路进行供电；所述的信号发射电路具体是包括信号发射主控制模块、方波脉冲控制模块、高压脉冲激励模块、发射阻抗匹配模块和超声信号发射探头，方波脉冲控制模块包括脉冲延伸模块和脉宽控制模块，方波脉冲控制模块、高压脉冲激励模块、发射阻抗匹配模块和超声信号发射探头依次连接；所述的信号调理电路具体是包括信号调理主控制模块、预放大及衰减模块、接收阻抗匹配模块、高通滤波控制模块、程控二级放大模块和超声信号接收探头，预放大及衰减模块、接收阻抗匹配模块、高通滤波控制模块、程控二级放大模块和超声信号接收探头依次连接；所述的串口通信电路具体是连接在信号发射主控制模块和上位机之间的发射通信电路、连接在信号调理主控制模块和上位机之间的调理通信电路。

【技术特征摘要】
1.一种超声波信号激励、控制、接收、调理和通信电路，其特征在于：包括信号发射电路、信号调理电路、串口通信电路以及用于供电的电源电路，信号发射电路和信号调理电路经串口通信电路与上位机连接，电源电路分别连接到串口通信电路、信号发射电路和信号调理电路进行供电；所述的信号发射电路具体是包括信号发射主控制模块、方波脉冲控制模块、高压脉冲激励模块、发射阻抗匹配模块和超声信号发射探头，方波脉冲控制模块包括脉冲延伸模块和脉宽控制模块，方波脉冲控制模块、高压脉冲激励模块、发射阻抗匹配模块和超声信号发射探头依次连接；所述的信号调理电路具体是包括信号调理主控制模块、预放大及衰减模块、接收阻抗匹配模块、高通滤波控制模块、程控二级放大模块和超声信号接收探头，预放大及衰减模块、接收阻抗匹配模块、高通滤波控制模块、程控二级放大模块和超声信号接收探头依次连接；所述的串口通信电路具体是连接在信号发射主控制模块和上位机之间的发射通信电路、连接在信号调理主控制模块和上位机之间的调理通信电路。2.根据权利要求1所述的一种超声波信号激励、控制、接收、调理和通信电路，其特征在于：所述的电源电路包括+3.3V电压输出电路、+7V电压输出电路、-7V电压输出电路、+5VIN电压输出电路、+12VIN电压输出电路和-12VIN电压输出电路；所述的+3.3V电压输出电路包括：电源管理芯片U300的SHDN脚和IN脚连接后分别与电感L301和电容C315的一端相连，电感L301的另一端分别接+5VIN输入电压和电容C314，电容C314的另一端接地，电容C315的另一端接地，电源管理芯片U300的GND脚和TAP脚接地，电源管理芯片U300的OUT脚分别与电阻R306、电容C313和电感L300的一端相连，电阻R306的另一端分别与ADJ脚和电阻R307相连，电阻R307和电容C312的另一端接地，电感L300的另一端分别与电容C313另一端和电容C300一端相连后输出3.3V电压，电容C313和电容C300的另一端接地；所述的+7V电压输出电路包括：电源管理芯片U301的SHDN脚和IN脚连接后与+12VIN输入电压和电容C323相连，电感L323的另一端接地，GND脚和TAP脚接地，电源管理芯片U301的OUT脚分别与电阻R308、电容C321和电感L306一端相连，电阻R308的另一端分别与电源管理芯片U301的ADJ脚和电阻R309的一端相连，电阻R309和电容C321另一端接地，电感L306的另一端分别与电容C322、电容C307、电容C305和电感L308一端相连，电容C322、电容C307和电容C305的另一端接地，电感L308的另一端分别与电容C327和电容C306一端相连并输出+7V电压，电容C327和电容C306的另一端接地；所述的-7V电压输出电路包括：电源管理芯片U302的GND脚接地，FB脚经电阻R312与VOUT脚连接，FB脚经电阻R311后接地，REF脚经电阻R310接地，VIN脚和TAP脚与-12VIN输入电压相连，TAP脚经电容C325接地，VOUT脚经电阻R301和电容C324接地，电阻R301和电容C324串联后的两端与电感L307和电容C326串联后的两端并联，电容C326和电容C308并联，电感L307和电容C326之间引出端口分别与电感L309和电容C309的一端连接，电容C309另一端接地，电感L309另一端分别与电容C328和电容C310一端连接并输出-7V电压，电容C328和电容C310另一端接地；所述的+5VIN电压输出电路包括：输出+5VIN电压端分别与电容C301、电容C316和电感L302一端相连，电容C301和电容C316的另一端接地，电感L302的另一端分别与电容C302、电容C317和电感L303一端相连，电容C302和电容C317压的另一端接地，电感L303的另一端分别与电容C311一端和外部+5V电压相连，电容C311的另一端接地；所述的+12VIN电压输出电路包括：输出+12VIN电压端分别与电容C319、电容C304和电感L305一端相连，电容C319和电容C304的另一端接地，电感L305的另一端分别与电容C303、电容C318和电感L304一端相连，电容C303和电容C318压的另一端接地，电感L304的另一端分别与电容C320一端和外部+12V电压相连，电容C320的另一端接地；所述的-12VIN电压输出电路包括：输出-12VIN电压端分别与电容C322和电感L310一端相连，电容C322的另一端接地，电感L310的另一端分别与电容C329、电容C330和电感L311一端相连，电容C329和电容C330的另一端接地，电感L311的另一端分别与电容C333一端和外部-12V电压相连，电容C333的另一端接地。3.根据权利要求1所述的一种超声波信号激励、控制、接收、调理和通信电路，其特征在于：所述的发射通信电路包括通信芯片U100，通信芯片U100的VCC脚与DI2脚通过电容C181相连，DI2、ED、ER、GND脚相连后接地，DO1脚和脚与信号发射主控制模块相连，R11脚与电阻R100一端相连，电阻R100的另一端分别与电阻R101和电阻R102一端相连，电阻R101的另一端接地，电阻R102的另一端与脚相连；所述的调理通信电路包括通信芯片IC1T，通信芯片IC1T的VCC脚与DI2脚通过电容C1T相连，DI2、ED、ER、GND脚相连后接地，DO1脚和脚与信号调理主控制模块相连，R11脚与电阻R2T一端相连，电阻R2T的另一端分别与电阻R3T和电阻R4T一端相连，电阻R3T的另一端接地，电阻R4T的另一端与脚相连。4.根据权利要求1所述的一种超声波信号激励、控制、接收、调理和通信电路，其特征在于：所述的信号发射主控制模块包括芯片IC2TA和芯片XIT，芯片IC2TA的脉冲发射IO脚与电阻R5T一端相连，电阻R5T的另一端输出方波脉冲触发信号，3V3IO1脚、3V3INT脚和3V3IO2脚接+3.3V电压，IO/GCLK1脚与电阻R8T一端相连，电阻R8T的另一端与芯片XIT的CLK脚相连，芯片XIT的EN脚接+3.3V电压，芯片XIT的GND脚接地，芯片XIT的VCC脚分别经电容C4T、C5T、C6T一端和+3.3V电压相连，电容C4T、C5T和C6T的另一端接地；所述的方波脉冲控制模块包括脉冲延时芯片IC4T、脉冲宽度控制芯片IC5T、芯片IC6T和反向升压器IC7T：芯片IC4T的TRIG脚接方波脉冲触发信号，芯片IC4T的RES和GND脚接地，芯片IC4T的P0～P11脚与信号发射主控制模块相连，芯片IC4T的AE和VDD脚与+5V电压相连，VDD脚与电容C39T和电容C41T一端相连，电容C39T和电容C41T的另一端接地，芯片IC4T的OUTB脚与芯片IC5T的TRIG脚相连；芯片IC5T的RES和GND脚接地，芯片IC5T的P0～P11脚与信号发射主控制模块相连，AE和VDD脚与+5V电压相连，芯片IC5T的VDD脚与电容C42T和电容C44T一端相连，电容C42T和电容C44T的另一端接地，芯片IC5T的OUT脚与芯片IC6T的4脚和5脚相连；芯片IC6T的14脚分别接+5V电压和电容C38T一端，电容C38T的另一端接地，芯片IC6T的6脚与电阻R30T一端相连，电阻R30T的另一端与反向升压器IC7T的1脚相连，反向升压器IC7T的5脚与电容C47T一端相连，电容C47T的另一端与可调电阻R32T一固定端和电阻R33T一端相连，可调电阻R32T的滑动端与电阻R31T一端相连，可调电阻R32T另一固定端和电阻R33T另一端一起与电阻R34T一端相连，电阻R31T另一端输出方波脉冲信号，电阻R34T的另一端接地，反向升压器IC7T的6脚分别与电容C81T、C82T、C83T、C45T、C46T和电感L16T一端相连，电容C81T、C82T、C83T、C45T和C46T的另一端接地，电感L16T的另一端接+12V电压。5.根据权利要求1所述的一种超声波信号激励、控制、接收、调理和通信电路，其特征在于：所述的高压脉冲激励模块包括电源芯片POEWR1T和开关K2T：方波脉冲信号分别与三极管V10T和三极管V18T的基极相连，三极管V18T的发射极分别与电感L11T、电容C88T、电容C89T和电容C90T一端连接，电感L11T的另一端接-12V电压，电容C88T、C89T和C90T的另一端接地，三极管V18T的集电极分别与电阻R54T一端和三极管V10T的发射极相连，电阻R54T另一端分别与电阻R58T一端和MOS管V14T的栅极相连，R58T的另一端接地，MOS管V14T的源极与电阻R62T一端相连，电阻R62T的另一端接地，MOS管V14T的漏极与电容C118T和C119T一端相连，电容C118T和C119T的另一端与电阻R90T和二极管V22T一端相连，电阻R90T和二极管V22T的另一端接地，MOS管V14T的漏极作为输出信号并与二极管V9T的正极和MOS管V7T的源极相连，二极管V9T的负极与三极管V8T的发射极相连，三极管V8T的基极分别与电阻R6T、电阻R52T、电容C59T～C63T、电阻R51T的一端和MOS管的栅极相连，三极管V8T的集电极以及电阻R6T、R52T、电容C59T～C63T的另一端接地，电阻R51T的另一端与电阻R44T一端相连，电阻R44T的另一端与电阻R41T一端相连，电阻R41T的另一端分别与电容C33T、C49T、C48T、C52T、C51T的一端和稳压管V2T的负极、电源芯片POEWR1T的3脚相连；电源芯片POEWR1T的4脚分别与电容C33T、C49T、C48T、C52T和C51T的另一端相连，芯片POEWR1T的1脚通过电容C18T与2脚相连，POEWR1T的2脚接+24V电压，稳压管V2T的正极分别与电阻R42T、R43T、R44T的一端和MOS管V7T的漏极相连，电阻R39T、R42T、R43T和R44T的另一端与电容C55T一端相连，电容C55T的另一端与稳压管V5T的正极、电阻R38T和电阻R40T的一端相连，稳压管V5T的负极分别与二极管V6T的负极、电阻R48T、电容C64T和C58T相连，二极管V6T的正极与电容C64T和C58T的另一端连接，电阻R48T的另一端分别与电感L17T、电容C126T、C127T和C128T一端相连，电容C126T、C127T和C128T的另一端接地，电感L17T的另一端接+12V电压，电阻R38T和电阻R40T的另一端接电阻R46T一端和稳压管V3T的负极，电阻R46T的另一端接地，稳压管V3T的正极接二极管V1T的负极、二极管V4T的正极和电阻R47T一端，电阻R47T的另一端接地，二极管V1T的正极和二极管V4T的负极接开关K2T的1脚并作高压激励脉冲输出，开关K2T的3脚接+12V电压，开关K2T的5脚接MOS管Q2T的漏极，开关K2...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘日明，寇治国，方文平，
申请(专利权)人：杭州戬威机电科技有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江,33