一种空气耦合超声波信号接收电路制造技术

本实用新型专利技术提供一种空气耦合超声波信号接收电路，包括前置处理电路模块、前置差分放大电路模块、可控增益放大电路模块、半波整流电路模块和包络检波电路模块，通过电容、运算放大器、二极管产生可以驱动外部单片机工作的波形，该电路信号波形稳定性好，电路的结构简单、成本低廉，能在满足木材缺陷检测要求，高性能，低功耗。

【技术实现步骤摘要】
一种空气耦合超声波信号接收电路
本技术涉及一种空气耦合超声波木材缺陷检测领域中，超声波探头接收超声波透射信号进行滤波、放大、整流，送给单片机分析处理。
技术介绍
由于空气耦合超声波探头接收到的透射信号非常微弱，一般只有十几毫伏甚至几毫伏，并通常带有直流小信号，空气耦合式超声波无损检测在实际应用过程中，由于被检测材料的厚度不一、材质不一，所以超声波透射信号的大小存在较大差异。透射信号存在震荡衰减现象。因此对超声波探头接收到的透射信号必须经过滤波、放大、整流、包络。信号接收电路的性能对空气耦合超声波木材缺陷检测的稳定性和精度有很大影响。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可以实现木材空气耦合超声波缺陷检测的信号接收电路，具有结构简单、可靠性强、成本低等优点。本专利技术的目的在于提供一种可以实现空气耦合超声波检测信号的接收电路，包括前置处理电路、前置差分放大电路、可控增益放大电路、半波整流电路和包络检波电路。本技术为实现上述目的，所采取的技术方案是：一种适用于空气耦合超声波的信号接收电路，所述超声波信号接收电路包括前置处理电路、前置差分放大电路、可控增益放大电路、半波整流电路和包络检波电路；其中：所述前置处理电路模块用于消除直流偏置和限幅，输入端与外部信号接收换能器连接，输出端与电阻连接；所述前置差分放大电路模块用于产生放大信号，其输入端与电阻和反向二极管连接，输出端与电容连接；所述可控增益放大电路模块用于提高本设计检测装置的检测范围以及装置的适应性，其输入端与仪表放大器AD620连接，输出端与电容连接；所述半波整流电路模块用于对放大后的透射信号进行精密整流处理，其输入端与第一集成运放芯片OP37和可变电阻器连接，输出端与电阻连接；所述包络检波电路模块用于获得其包络检波信号，提高ADC采集精度，其输入端与二极管连接，输出端与外部单片机连接；所述前置处理电路模块包括电阻R1、电容C1、电容C2、反向二极管D1、反向二极管D2、电阻R2、电阻R3；所述前置差分放大电路包括电阻R4、电阻R5、放大器AD620、电阻R6；所述可控增益放大电路包括电容C3、电阻R7、电阻R8、电阻R9、第二集成运放芯片OP37、电阻R10、电阻R11、电阻R12、第三集成运放芯片OP37；所述半波整流电路包括电容C4、电阻R13、第一运算放大器TL081、电阻R14、电阻R15、二极管D3、二极管D4；所述包络检波电路包括电阻R16、电阻R17、电容C5、电容C6、第二运算放大器TL081、电阻R18、电阻R19；由外部信号接收换能器接收的透射信号接电阻R1、电容C1、电容C2，电容C1的另一端与反向二极管D1、反向二极管D2、电阻R2、电阻R4的一端连接，电阻R2的另一端接地，电容C2的另一端与反向二极管D1、反向二极管D2、电阻R3、电阻R5的一端连接，电阻R3的另一端接地，电阻R4的另一端与放大器AD620的引脚2连接，电阻R5的另一端与放大器AD620的引脚3连接，放大器AD620的引脚1与电阻R6的一端连接，电阻R6的另一端与放大器AD620的引脚8连接，放大器AD620的引脚5接地，放大器AD620的引脚7与12v电源连接，放大器AD620的引脚4与-12v电源连接，放大器AD620的引脚6与电容C3的一端连接，电容C3的另一端与电阻R7的一端连接，电阻R7的另一端与第二集成运放芯片OP37的引脚2、电阻R8的一端连接，第二集成运放芯片OP37的引脚3与电阻R9的一端连接，电阻R9的另一端接地，第二集成运放芯片OP37的引脚7与12v电源连接，第二集成运放芯片OP37的引脚4与-12v电源连接，电阻R8的另一端与第二集成运放芯片OP37的引脚6、电阻R10的一端连接，电阻R10的另一端与第三集成运放芯片OP37的引脚2、电阻R11的一端连接，第三集成运放芯片OP37的引脚3与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端接地，第三集成运放芯片OP37的引脚7与12v电源连接，第三集成运放芯片OP37的引脚4与-12v电源连接，电阻R11的另一端与第三集成运放芯片OP37的引脚6、电容C4的一端连接，电容C3的另一端与电阻R13的一端连接，电阻R13的另一端与第一运算放大器TL081的引脚2、电阻R14、二极管D3的一端连接，第一运算放大器TL081的引脚3与电阻R15的一端连接，电阻R15的另一端接地，第一运算放大器TL081的引脚7与12v电源连接，第一运算放大器TL081的引脚4与-12v电源连接，二极管D3的另一端与第一运算放大器TL081的引脚6、二极管D4的一端连接，电阻R14的另一端与二极管D4的另一端、电阻R16的一端连接，电阻R16的另一端与电阻R17、电容C5的一端连接，电阻R17的另一端与电容C6的一端、第二运算放大器TL081的引脚3连接，电容C6的另一端接地，第二运算放大器TL081的引脚2与电阻R18、电阻R19的一端连接，电阻R18的另一端接地，第二运算放大器TL081的引脚7与12v电源连接，第二运算放大器TL081的引脚4与-12v电源连接，电阻R19的另一端与第二运算放大器TL081的引脚6、电容C5的另一端、外部单片机连接。本技术的有益效果是，电路在经过介质转换后超声波的透射信号的激励下，通过两个滤直电容，避免影响透射信号中的直流小信号对超声波后续放大电路。通过两个反向二极管并联接地限幅，通过仪表放大器AD620放大信号，通过OP37集成运放芯片提高本设计检测装置的检测范围以及装置的适应性，通过运算放大器TL081对透射信号进行包络检波。电路的结构简单、成本低廉，能在满足超声波探头工作的前提下极大的降低信号发射功率，高性能，低功耗。附图说明图1是本技术提供的一种空气耦合超声波信号接收电路结构框图。图2是本技术提供的一种空气耦合超声波信号接收电路的原理图。具体实施方式由外部信号接收换能器接收的透射信号接电阻R1、电容C1、电容C2，电容C1的另一端与反向二极管D1、反向二极管D2、电阻R2、电阻R4的一端连接，电阻R2的另一端接地，电容C2的另一端与反向二极管D1、反向二极管D2、电阻R3、电阻R5的一端连接，电阻R3的另一端接地，电阻R4的另一端与放大器AD620的引脚2连接，电阻R5的另一端与放大器AD620的引脚3连接，放大器AD620的引脚1与电阻R6的一端连接，电阻R6的另一端与放大器AD620的引脚8连接，放大器AD620的引脚5接地，放大器AD620的引脚7与12v电源连接，放大器AD620的引脚4与-12v电源连接，放大器AD620的引脚6与电容C3的一端连接，电容C3的另一端与电阻R7的一端连接，电阻R7的另一端与第二集成运放芯片OP37的引脚2、电阻R8的一端连接，第二集成运放芯片OP37的引脚3与电阻R9的一端连接，电阻R9的另一端接地，第二集成运放芯片OP37的引脚7与12v电源连接，第二集成运放芯片OP37的引脚4与-12v电源连接，电阻R8的另一端与第二集成运放芯片OP37的引脚6、电阻R10的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空气耦合超声波信号接收电路，其特征在于，所述超声波信号接收电路包括前置处理电路模块、前置差分放大电路模块、可控增益放大电路模块、半波整流电路模块和包络检波电路模块；其中：所述前置处理电路模块用于消除直流偏置和限幅，输入端与外部信号接收换能器连接，输出端与电阻连接；所述前置差分放大电路模块用于产生放大信号，其输入端与电阻和反向二极管连接，输出端与电容连接；所述可控增益放大电路模块用于提高本设计检测装置的检测范围以及装置的适应性，其输入端与仪表放大器AD620连接，输出端与电容连接；所述半波整流电路模块用于对放大后的透射信号进行精密整流处理，其输入端与第一集成运放芯片OP37和可变电阻器连接，输出端与电阻连接；所述包络检波电路模块用于获得其包络检波信号，提高ADC采集精度，其输入端与二极管连接，输出端与外部单片机连接；所述前置处理电路模块包括电阻R1、电容C1、电容C2、反向二极管D1、反向二极管D2、电阻R2、电阻R3；所述前置差分放大电路包括电阻R4、电阻R5、放大器AD620、电阻R6；所述可控增益放大电路包括电容C3、电阻R7、电阻R8、电阻R9、第二集成运放芯片OP37、电阻R10、电阻R11、电阻R12、第三集成运放芯片OP37；所述半波整流电路包括电容C4、电阻R13、第一运算放大器TL081、电阻R14、电阻R15、二极管D3、二极管D4；所述包络检波电路包括电阻R16、电阻R17、电容C5、电容C6、第二运算放大器TL081、电阻R18、电阻R19；由外部信号接收换能器接收的透射信号接电阻R1、电容C1、电容C2，电容C1的另一端与反向二极管D1、反向二极管D2、电阻R2、电阻R4的一端连接，电阻R2的另一端接地，电容C2的另一端与反向二极管D1、反向二极管D2、电阻R3、电阻R5的一端连接，电阻R3的另一端接地，电阻R4的另一端与放大器AD620的引脚2连接，电阻R5的另一端与放大器AD620的引脚3连接，放大器AD620的引脚1与电阻R6的一端连接，电阻R6的另一端与放大器AD620的引脚8连接，放大器AD620的引脚5接地，放大器AD620的引脚7与12v电源连接，放大器AD620的引脚4与-12v电源连接，放大器AD620的引脚6与电容C3的一端连接，电容C3的另一端与电阻R7的一端连接，电阻R7的另一端与第二集成运放芯片OP37的引脚2、电阻R8的一端连接，第二集成运放芯片OP37的引脚3与电阻R9的一端连接，电阻R9的另一端接地，第二集成运放芯片OP37的引脚7与12v电源连接，第二集成运放芯片OP37的引脚4与-12v电源连接，电阻R8的另一端与第二集成运放芯片OP37的引脚6、电阻R10的一端连接，电阻R10的另一端与第三集成运放芯片OP37的引脚2、电阻R11的一端连接，第三集成运放芯片OP37的引脚3与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端接地，第三集成运放芯片OP37的引脚7与12v电源连接，第三集成运放芯片OP37的引脚4与-12v电源连接，电阻R11的另一端与第三集成运放芯片OP37的引脚6、电容C4的一端连接，电容C3的另一端与电阻R13的一端连接，电阻R13的另一端与第一运算放大器TL081的引脚2、电阻R14、二极管D3的一端连接，第一运算放大器TL081的引脚3与电阻R15的一端连接，电阻R15的另一端接地，第一运算放大器TL081的引脚7与12v电源连接，第一运算放大器TL081的引脚4与-12v电源连接，二极管D3的另一端与第一运算放大器TL081的引脚6、二极管D4的一端连接，电阻R14的另一端与二极管D4的另一端、电阻R16的一端连接，电阻R16的另一端与电阻R17、电容C5的一端连接，电阻R17的另一端与电容C6的一端、第二运算放大器TL081的引脚3连接，电容C6的另一端接地，第二运算放大器TL081的引脚2与电阻R18、电阻R19的一端连接，电阻R18的另一端接地，第二运算放大器TL081的引脚7与12v电源连接，第二运算放大器TL081的引脚4与-12v电源连接，电阻R19的另一端与第二运算放大器TL081的引脚6、电容C5的另一端、外部单片机连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种空气耦合超声波信号接收电路，其特征在于，所述超声波信号接收电路包括前置处理电路模块、前置差分放大电路模块、可控增益放大电路模块、半波整流电路模块和包络检波电路模块；其中：所述前置处理电路模块用于消除直流偏置和限幅，输入端与外部信号接收换能器连接，输出端与电阻连接；所述前置差分放大电路模块用于产生放大信号，其输入端与电阻和反向二极管连接，输出端与电容连接；所述可控增益放大电路模块用于提高本设计检测装置的检测范围以及装置的适应性，其输入端与仪表放大器AD620连接，输出端与电容连接；所述半波整流电路模块用于对放大后的透射信号进行精密整流处理，其输入端与第一集成运放芯片OP37和可变电阻器连接，输出端与电阻连接；所述包络检波电路模块用于获得其包络检波信号，提高ADC采集精度，其输入端与二极管连接，输出端与外部单片机连接；所述前置处理电路模块包括电阻R1、电容C1、电容C2、反向二极管D1、反向二极管D2、电阻R2、电阻R3；所述前置差分放大电路包括电阻R4、电阻R5、放大器AD620、电阻R6；所述可控增益放大电路包括电容C3、电阻R7、电阻R8、电阻R9、第二集成运放芯片OP37、电阻R10、电阻R11、电阻R12、第三集成运放芯片OP37；所述半波整流电路包括电容C4、电阻R13、第一运算放大器TL081、电阻R14、电阻R15、二极管D3、二极管D4；所述包络检波电路包括电阻R16、电阻R17、电容C5、电容C6、第二运算放大器TL081、电阻R18、电阻R19；由外部信号接收换能器接收的透射信号接电阻R1、电容C1、电容C2，电容C1的另一端与反向二极管D1、反向二极管D2、电阻R2、电阻R4的一端连接，电阻R2的另一端接地，电容C2的另一端与反向二极管D1、反向二极管D2、电阻R3、电阻R5的一端连接，电阻R3的另一端接地，电阻R4的另一端与放大器AD620的引脚2连接，电阻R5的另一端与放大器AD620的引脚3连接，放大器AD620的引脚1与电阻R6的一端连接，电阻R6的另一端与放大器AD620的引...

【专利技术属性】
技术研发人员：王军，马静，刘祥，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32