宽频带声显微镜的脉冲形成及声信号检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术属于声显微镜制造技术领域，特别涉及对声显微镜的脉冲形成及声信号检测电路的改进。由主振电路、主振延时及放大电路、直流高压电源、雪崩电路、三通、限幅器、高频放大、检波器、脉冲放大、取样保持、视频放大、偏置、滤波各电路组成。其特点是采用雪崩三极管直接产生宽频带单脉冲去激励声镜，用三通取代环流器，增加限幅器实现对接收电路的保护。采用本实用新型专利技术的声显微镜工作性能好，性／价比高，操作方便。（*该技术在2003年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及声显微镜制造
声显微镜是近年来专利技术的一种新型显微装置，它同光学显微镜的区别在于它不是利用光波而是利用声波的折射、反射现象来观察样品。由于声波比光波具有更强的穿透性，因而声显微镜可以无损伤地观察不透明样品内部结构。声显微镜的这一特点，使它能广泛用于各个
的无损精细检测。如德国莱兹(leitz)公司生产的ELSAM型声显微镜，本申请人设计的题为《具有新型声镜的反射式声显微镜》的专利技术专利(专利号90101053.7)是其中先进的一类。上述本申请人专利技术的声显微镜由脉冲形成、声信号检测电路，声镜及机械扫描装置、数据处理和显示部件四部分组成。其中脉冲形成和声信号检测电路包括主脉冲源，脉冲分配器，高频振荡器，放大器，PIN调制器，环形器，匹配网络，检波器，脉冲放大器，采样保持电路，采样脉冲源，视频放大器，滤波器，脉冲示波器等电路组成。其工作过程是用高频振荡器产生连续波信号，经两级放大后再用三级PIN调制器调制产生出短脉冲调制的高频信号，经环形器，匹配网络送到声镜(探头)转换成脉冲调制声波，经声镜聚焦后，进入被测样品，遇到样品缺陷，声波反射回声镜，经换能器再转换成电脉冲调制信号。此信号经匹配网络，环形器，进入微波放大器，经检波放大，采样保持再放大，送入A／D板，进入微机进行数据处理后送显示器显示。这类声显微镜有如下不足之处，1、工作频率都在百兆赫以上，由于声波在物质中的衰减随频率增高而急剧增大，而这类声显微镜中采用的脉冲形成电路方案难于把工作频率降到数十兆赫甚至几兆赫。一般需用较强功率的信号源，或采用灵敏度高的信号接收元件，至使所用元件价格昂贵，成本高；2、工作频带窄，信号源一个频率只能对应某一频率的声镜。若要改换不同的声镜，必须重新调整高频信号源的振荡频率，给使用带来不便；3、整机结构复杂，体积庞大，难于推广应用；4、采用该脉冲形成电路得到的调制的高频信号激励出的声信号脉冲长，检测盲区大，使检测功能受到影响。本技术目的在于克服上述已有的声显微镜的脉冲形成和声信号检测电路不足之处，设计出一种脉冲形成及声信号检测装置，用该装置组成的声显微镜不但具有电路简单，成本低廉，而且工作频率很宽，便于操作等优点。本技术设计出一种脉冲形成电路及声信号检测装置，包括由主脉冲源，脉冲放大等组成的脉冲形成电路和高频放大器、检波器、脉冲放大、采样脉冲、采样保持、视频放大、滤波等电路组成的声信号检测电路，其特征在于所说的脉冲形成还包括对主脉冲源产生的信号进行延时的主振延时电路，由主脉冲触发，激励产生宽频带单脉冲的雪崩电路、为雪崩管提供直流电压的直流高压电源，及将单脉冲信号输送给声镜头及声信号检测电路的三通，所说的声信号检测电路还包括对三通输送的单脉冲信号接收并限制信号幅度的限幅器以及对采样脉冲进行延时的采样延时电路。本技术采用雪崩三极管直接产生脉宽为5－10ns，幅度达150v以上的单脉冲去激励声镜，代替已有技术采用的由连续波信号源，经放大后再用PIN开关调制出脉冲调制信号去激励声镜。这样大大扩展了声显微镜的工作频率，使声显微镜能在较低的工作频率下工作，大大增加了它们的应用领域。同时本技术采用频带宽、成本低的三通取代已有技术的环流器，增加限幅器实现对接收电路的保护，通过上述的改进措施，使脉冲形成及声信号检测电路结构简单，成本下降，上述全部电路均可放置在一个机箱内，采用本技术的声显微镜可构成一台宽频带台式声显微镜，具有工作性能好，性／价比高，操作方便等诸多优点。附图简要说明附图说明图1为本技术实施例采用的主振电路图。图2为本技术实施例采用的主振延时电路图。图3为本技术实施例采用的直流高压电源示意图。图4为本技术实施例采用的雪崩电路、三通、限幅器、高频放大及检波电路图。图5为本技术实施例采用的脉冲放大、取样保持、视频放大、调偏置、滤波电路图。图6为本技术实施例采用的采样脉冲延时和采样脉冲电路图。本技术设计出一种用于声显微镜的脉冲形成及声信号检测装置实施例，由主振电路，主振延时及放大电路，直流高压电源，雪崩电路，三通、限幅器、高频放大、检波器、脉冲放大、取样保持、视频放大、偏置、滤波各电路组成，如图1－图6所示，结合附图对各部分电路详细描述如下一、主振电路，如图1所示这是一个RC环形多谐振荡器，可通过调整电位器的阻值，可使振荡频率由5KHz改变到240KHz，其中2CK11是负温度系数二极管作温度补偿，提高振荡频率稳定度。二、主振延时电路，如图2所示主振延时采用微分单稳态电路，延时时间由电位器控制，可由0调至60μs。输出脉冲经缓冲、放大后去触发雪崩三极管3DB2I工作。三、直流高压电源电路，如图3所示为供给雪崩管直流电压，作此电源。电源电压为90v－170v，纹波电压小于1mv，平均电流10mA。四、雪崩电路，三通、限幅器、高频放大、检波电路，如图4所示。利用雪崩三极管3DB2I，产生幅度约100v，脉宽小于10ns的单脉冲电压。经三通将脉冲电压送到匹配网络、声探头。反射电压和单脉冲电压又经三通、耦合电容馈到接收电路。为保护接收电路，在放大器前加入PLS－1型限幅器，限幅后经两级高频放大，然后检波和滤波。五、脉冲放大、取样保持，视频放大、偏置调节、滤波电路，如图5所示。声信号检波后输出至脉冲放大、缓冲，再用场效应管采样保持，再缓冲，视频放大，为提高放大稳定度选用仪表放大器AD521JD，放大倍数可达1－1000。放大倍后进行偏置调节，滤波后送到计算机A／D扳(Ms1215)的输入口。六、采样脉冲延时和采样脉冲源电路，如图6所示。主振脉冲经微分单稳态电路延时后去触发采样脉冲形成电路。由于采样保持电路要求采样脉冲的脉宽为10ns，幅度5v。本技术采用TTL电路接ECL电路形成快沿窄脉冲信号，再用三极管差分对放大，可得到满足要求的采样脉冲。采用本施实例的声显微镜工作时，将样品和声探头置于合适位置，开启机器，启动自编THSAM专用软件。首先设置参数，然后开始检测。检测时，机械扫描装置进行帧扫描和行扫描。在每一位置处，主脉冲源发出主脉冲，经延时去触发雪崩三极管产生高压单脉冲，经三通、匹配网络到声探头产生脉冲声波。声波经水耦合到样品，遇不均匀性产生反射。反射声波经声探头、匹配网络、三通到接收电路，经限幅器、高频放大、检波、脉冲放大、取样保持、视频放大、滤波送入计算机A／D接口板数字化后存储和显示。在完成整幅扫描检测、存储显示后，输入检测图象说明，并经必要的图象处理，得到所需图象，完成整个声显微镜检测工作。权利要求1.一种脉冲形成电路及声信号检测装置，包括由主脉冲源，脉冲放大等组成的脉冲形成电路和高频放大器、检波器、脉冲放大、采样脉冲、采样保持、视频放大、滤波等电路组成的声信号检测电路，其特征在于所说的脉冲形成还包括对主脉冲源产生的信号进行延时的主振延时电路，由主脉冲触发，激励产生宽频带单脉冲的雪崩电路、为雪崩管提供直流电压的直流高压电源，及将单脉冲信号输送给声镜头及声信号检测电路的三通，所说的声信号检测电路还包括对三通输送的单脉冲信号接收并限制信号幅度的限幅器以及对采样脉冲进行延时的采样延时电路。专利摘要本技术属于声显微镜制造
，特别涉及对声显微本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脉冲形成电路及声信号检测装置，包括由主脉冲源，脉冲放大等组成的脉冲形成电路和高频放大器、检波器、脉冲放大、采样脉冲、采样保持、视频放大、滤波等电路组成的声信号检测电路，其特征在于所说的脉冲形成还包括对主脉冲源产生的信号进行延时的主振延时电路，由主脉冲触发，激励产生宽频带单脉冲的雪崩电路、为雪崩管提供直流电压的直流高压电源，及将单脉冲信号输送给声镜头及声信号检测电路的三通，所说的声信号检测电路还包括对三通输送的单脉冲信号接收并限制信号幅度的限幅器以及对采样脉冲进行延时的采样延时电路。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈戈林，乐光启，胡思正，罗淑云，任文革，李德杰，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]