一种高精度超声波结冰探测驱动电路制造技术

本发明专利技术属于电子电路技术领域，一种高精度超声波结冰探测驱动电路，包括方波控制电路、超声波发射电路，超声波隔离电路、超声波放大电路、DSP、超声波换能器、AD转换芯片。由DSP直接发出的TTL电路通过方波控制电路放大后对发射电路进行激励，产生高压窄脉冲，该脉冲激励超声波换能器后产生的反馈信号经过隔离电路保护后由放大电路放大，由AD采集模块进行采集；对于开关场效应管CS830的反应速率为15ns以及1000V的耐压值及外围电路中FR107的20ns导通速率的选用极大地增加了产生的高压窄脉宽信号的幅值，以及大大减小了其脉宽。本发明专利技术产生的激励脉冲电压幅值可达到300V，脉宽可达到50ns。能大大提高超声波信号的穿透能力，探测能力及抗干扰能力。测能力及抗干扰能力。测能力及抗干扰能力。

【技术实现步骤摘要】
一种高精度超声波结冰探测驱动电路


[0001]本专利技术属于电子电路
，涉及一种高精度超声波结冰探测驱动电路。

技术介绍

[0002]超声波由于其良好的穿透性和方向性，被广泛的应用于各种检测系统中，如超声波探伤、B超、超声波测距等。在现代飞行器技术中，飞机结冰问题一直是飞行安全的重要影响因素。随着飞行器技术的发展，新型的飞行器对速度和隐身性能都有了更高的需求，这些都对气动外形提出了更高的要求。相较于现在传统结冰探测传感器，超声波探测具有传播范围广，监测区域大，能量集中等特点，将这种技术用于飞机结冰具有十分广阔的研究背景。在结冰探测器保型安装方面，超声波结冰探测器原理上可隔着飞机蒙皮探测，可安装在飞机蒙皮以内，这一特性将会超过所有传统结冰探测传感器。而超声波驱动电路产生的高压窄脉冲信号的脉宽及幅值则将直接影响超声波结冰探测器的核心探测能力，所以研制一种高精度超声波结冰探测驱动电路很有必要。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是：提供一种可以直接通过DSP控制的高精度超声波结冰探测驱动电路。
[0004]本专利技术的技术方案是：一种高精度超声波结冰探测驱动电路，其特征在于：包括方波控制电路、超声波发射电路，超声波隔离电路、超声波放大电路、DSP、超声波换能器、AD转换芯片。由DSP直接发出的TTL电路通过方波控制电路放大后对超声波发射电路进行激励，产生高压窄脉冲，该脉冲激励超声波换能器后产生的反馈信号经过超声波隔离电路保护后由超声波放大电路放大，由AD芯片采集模块进行采集；
[0005]所述方波控制电路包括反相器N0，电阻R1，电位计R2，电阻R3，高速光耦N1。由DSP发出的方波脉冲信号由反相器N0的6脚输入，反相器N0的输出端5脚依次串联电阻R3、电位计R2，电位计R2的另一端与高速光耦N1的输入端1脚连接。高速光耦N1的2脚、5脚与地相连，电阻R1的1脚与高速光耦7脚相连，电阻R1的2脚与高速光耦N1的8脚相连，高速光耦N1的8脚接VCC电压，电容C1的1脚接电阻R1的2脚，电容C1的2脚接地。
[0006]所述超声波发射电路包括DCDC模块N2，场效应管Q1，400K电阻R1，脉冲电容C1，开关二极管D1，开关二极管D2，电阻R2，换能器；脉冲波由场效应管Q1的1脚输入，28V输入正与DCDC模块N2的1脚相连，28V输入负与DCDC模块N2的10脚相连，DCDC模块N2的5脚与电阻R1的1脚相连，DCDC模块N2的4脚接地，电阻R1的2脚与场效应管Q1的2脚相连，场效应管Q1的3脚接地，脉冲电容C1的1脚与场效应管Q1的2脚相连，脉冲电容C1的2脚与开关二极管D2的正极相连，开关二极管D2的正极与开关二极管D1的负极相连，开关二极管D2的负极接地，开关二极管D1的正极接电阻R2的1脚，电阻R2的2脚接地，换能器的正极接电阻R2的1脚，换能器的负极接电阻R2的2脚。
[0007]超声波隔离电路电路包括电容C2，电阻R3，，快速二极管D3，快速二极管D4；换能器
正极接电容C2的1脚，电容C2的2脚与电阻R3的1脚相连，电阻R3的2脚与快速二极管D3的正极以及快速二极管D4的负极相连，换能器的负极与快速二极管D3的负极、快速二极管D4的正极以及地相连。
[0008]超声波放大电路包括运算放大器N1，运算放大器N2，减法器N3，电阻R5，电阻R6，电阻R7，电阻R17，电阻R19,电阻R20,电阻R21，电阻R22，电阻R23，电容C3，电容C4,电容C5，电容C8，电位计R18；该电路输入端Vin与电阻R5的1脚、运算放大器N1的3脚相连，运算放大器N1的2脚、4脚与运算放大器N2的2脚、4脚与地相连，运算放大器N1的8脚与运算放大器N2的8脚与+5V相连接，运算放大器N1的6脚、运算放大器N2的6脚与
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5V相连接，运算放大器N1的5脚与7脚短接并与电阻R6的1脚相连接，电阻R6的2脚与电容C4的1脚及运算放大器N2的3脚相连接，电容C4的2脚与地相连接，运算放大器N1的1脚与电容C3的1脚相连接，电容C3的2脚与地相连接，运算放大器N2的5脚与7脚与电阻R7的1脚相连接，运算放大器N2的1脚与电容C5的1脚相连接，电容C5的2脚与地相连接，电阻R7的2脚与输出相连，电阻R17的1脚接+5V，电阻R17的2脚接电位计R18的1脚，电阻R18的3脚接地，电阻R18的2脚接减法器N3的5脚，减法器N3的6脚接减法器N3的7脚并与电阻R19的1脚相连接，减法器N3的8脚接+5V，减法器N3的4脚接
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5V，电阻R19的2脚接减法器N3的2脚并与电阻R20的1脚连接，电阻R20的2脚与减法器N3的1脚及电阻R21的1脚连接，电阻R21的2脚与运算放大器N1的1脚及运算放大器N2的1脚相连接，减法器N3的3脚与电阻R22的1脚及电阻R23的1脚及电容C8的1脚连接，电阻R22的2脚及电阻R23的2脚及电容C8的2脚连接。
[0009]方波控制电路中高速光耦N1为GH5231，其上升时间为20ns；所述反相器N0具体为54HCT04；
[0010]超声波发射电路中所述DCDC模块N2具体为ZHDC28S300，场效应管Q1，所述场效应管Q1具体为CS830；
[0011]超声波隔离电路电路中快速二极管D3及快速二极管D4具体为1N4148；
[0012]超声波放大电路中电阻阻值具体为100Ω电阻R5，100Ω电阻R6，49.9Ω电阻R7，12KΩ电阻R17，20K电阻R19,10K电阻R20,10Ω电阻R21，10KΩ电阻R22，820Ω电阻R23；
[0013]超声波放大电路中电容具体为1uF电容C3，1pF电容C4,1pF电容C5，1uF电容C8；
[0014]超声波放大电路中算放大器N1、N2具体型号为AD603；所述运算放大器N3具体型号为7F2227A。
[0015]本专利技术具有的优点和有益效果是：本专利技术的特点是由3.3V信号转换为15V信号时，采用了高压高速光耦，使得控制信号脉宽大大减小，从而大大减小了超声波发射电路产生的高压窄脉冲信号的脉宽。同时高速光耦的隔离功能也可以减小后级电路对DSP芯片的干扰。对于开关场效应管CS830的反应速率为15ns以及1000V的耐压值及外围电路中FR107的20ns导通速率的选用极大地增加了产生的高压窄脉宽信号的幅值，以及大大减小了其脉宽。本专利技术产生的激励脉冲电压幅值可达到300V，脉宽可达到50ns。能大大提高超声波信号的穿透能力，探测能力及抗干扰能力。
附图说明
[0016]图1为本专利技术系统交联图；
[0017]图2为方波控制电路电路图；
[0018]图3为超声波发射电路电路图；
[0019]图4为超声波隔离电路电路图；
[0020]图5为超声波放大电路电路图。
具体实施方式
[0021]下面结合实施例对本专利技术作进一步描述。以下所述仅为本专利技术一部分实施例，非全部实施例。基于本专利技术实施例，本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高精度超声波结冰探测驱动电路，其特征在于：包括方波控制电路、超声波发射电路，超声波隔离电路、超声波放大电路、DSP、超声波换能器、AD转换芯片；由DSP直接发出的TTL电路通过方波控制电路放大后对超声波发射电路进行激励，产生高压窄脉冲，该脉冲激励超声波换能器后产生的反馈信号经过超声波隔离电路保护后由超声波放大电路放大，由AD芯片采集模块进行采集。2.根据权利要求1所述的一种高精度超声波结冰探测驱动电路，其特征在于：所述方波控制电路包括反相器N0，电阻R1，电位计R2，电阻R3，高速光耦N1；由DSP发出的方波脉冲信号由反相器N0的6脚输入，反相器N0的输出端5脚依次串联电阻R3、电位计R2，电位计R2的另一端与高速光耦N1的输入端1脚连接；高速光耦N1的2脚、5脚与地相连，电阻R1的1脚与高速光耦7脚相连，电阻R1的2脚与高速光耦N1的8脚相连，高速光耦N1的8脚接VCC电压，电容C1的1脚接电阻R1的2脚，电容C1的2脚接地。3.根据权利要求1所述的一种高精度超声波结冰探测驱动电路，其特征在于：所述超声波发射电路包括DCDC模块N2，场效应管Q1，400K电阻R1，脉冲电容C1，开关二极管D1，开关二极管D2，电阻R2，换能器；脉冲波由场效应管Q1的1脚输入，28V输入正与DCDC模块N2的1脚相连，28V输入负与DCDC模块N2的10脚相连，DCDC模块N2的5脚与电阻R1的1脚相连，DCDC模块N2的4脚接地，电阻R1的2脚与场效应管Q1的2脚相连，场效应管Q1的3脚接地，脉冲电容C1的1脚与场效应管Q1的2脚相连，脉冲电容C1的2脚与开关二极管D2的正极相连，开关二极管D2的正极与开关二极管D1的负极相连，开关二极管D2的负极接地，开关二极管D1的正极接电阻R2的1脚，电阻R2的2脚接地，换能器的正极接电阻R2的1脚，换能器的负极接电阻R2的2脚。4.根据权利要求1所述的一种高精度超声波结冰探测驱动电路，其特征在于：超声波隔离电路电路包括电容C2，电阻R3，快速二极管D3，快速二极管D4；换能器正极接电容C2的1脚，电容C2的2脚与电阻R3的1脚相连，电阻R3的2脚与快速二极管D3的正极以及快速二极管D4的负极相连，换能器的负极与快速二极管D3的负极、快速二极管D4的正极以及地相连。5.根据权利要求1所述的一种高精度超声波结冰探测驱动电路，其特征在于：超声波放大电路包括运算放大器N1，运算放大器N2，减法器N3，电阻R5，电阻R6，电阻R7，电阻R17，电阻R19,电阻R20,电阻R21，电阻R22，电阻R23，电容C3，电容C4,电容C5，电容C8，电位计R18；该电...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐俊，张俊，陈李勃，李昂，徐弘炜，
申请(专利权)人：武汉航空仪表有限责任公司，
类型：发明
国别省市：