一种超声波PMUT传感器16通道收发电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种超声波PMUT传感器16通道收发电路，属于信号传输技术领域，包括FPGA、高压电源模块、缓冲器、连接器、16通道传感器、限幅电路一、限幅电路二、低噪放大电路和超声模拟前端，所述缓冲器的信号输入端连接脉冲信号，缓冲器的信号输出端连接FPGA，高压电源模块发出8通道x2脉冲激励到连接器，连接器还分别连接16通道传感器和限幅电路一，本实用新型专利技术适用于金属、非金属和复合材料等多种制件的无损检测；穿透能力强，可对较大厚度范围内的工件内部缺陷进行检测；缺陷定位较准确；对面积型缺陷的检出率较高；灵敏度高，可检测工件内部很无损检测资源网小，并且对人体及环境无害。无害。无害。

【技术实现步骤摘要】
一种超声波PMUT传感器16通道收发电路


[0001]本技术涉及信号传输
，具体是一种超声波PMUT传感器16通道收发电路。

技术介绍

[0002]压电微机械超声换能器，(Piezoelectric Micromachined Ultrasonic Transducer，PMUT)是一类通过压电材料的正逆压电效应使压电薄膜振动，从而发射或者接收超声波信号的MEMS器件，是基于MEMS工艺制造的超声换能器。当PMUT用于发射超声波时，它是一个执行器；当PMUT用于接收超声波时，它是一个传感器。PMUT的一个特别之处就在于它既可以做执行器(发射声波)，又可以做传感器(接收声波)。
[0003]这意味着在商业化产品中，完全相同的PMUT器件可以承担两个相对立的功能，例如汽车的超声波倒车雷达，无论是一个PMUT自发自收超声波，还是两个完全相同的PMUT一发一收超声波，都使用的是完全规格参数完全相同的器件。这使得PMUT器件从设计到生产、封装、测试、系统化的成本得到极大的降低。除此之外，MEMS标准工艺批量化生产和晶圆级封装的大规模应用，都使得PMUT非常适合商业化应用。另外PMUT作为一个标准器件，它的发射和接收性能正好处在一个适中的平衡点上。作为执行器，其发射声压、振动幅度较大，结构简单，给设计和工艺带来的难度没有让人想掀桌；而作为传感器，其灵敏度、信噪比也不低，给电路和算法带来的挑战也没有那么令人绝望。其具有体积小、功耗低、频带宽，易与IC集成等一系列优点。PMUT在材料缺陷超声波成像、医学成像、流体测速、结构体内应力检测、物体存在检测等方向，有着广泛的应用前景。本次PMUT收发电路系统设计任务目的是逐步研发，基于PMUT器件的3D全聚焦成像的功能，将为此后的器件级参数指标测试、多通道控制电路、3D成像系统类产品的后续研发打下基础。
[0004]超声检测主要利用超声波在介质中的传播性质，如衍射、折射、反射等，发现介质异性(含缺陷)，主要有反射法、透射法和共振法三种。作为常规无损检测技术之一，早在二十世纪前期，就已被许多研究人员和机构关注。20世纪二十年代初，声纳被专利技术，主要用于检出水底大型物体，如潜艇、暗礁等。其探测原理与现代检测技术原理基本相符，只是被检测物是巨大的目标，分辨率要求较低，算是超声检测技术的早期应用。
[0005]到20世纪中叶，由于超声检测技术普遍被人们所接受和工程应用对无损检测的迫切需要，超声检测技术的探究和设备的研制日益深入。从最初的高性能探头研制逐步转入设备研制和行业标准的制定。
[0006]到七十年代，随着计算机技术和大规模集成电路的迅猛发展，超声检测技术也得到了相应的巨大发展。而实时扫查装置的引入，即控制超声探头在检测过程中的角度、位置等参数的装置，使场图进入超声检测领域。至此，数字化、可视化、高集成度等成为现代超声检测技术的研究热点。在缺陷检出、定位、定量能力方面和检测精度方面等取得了突破性的成就。
[0007]发展到八十年代，工业用相控阵设备开始出现，对传统超声检测设备提出了新的
挑战。但由于受到当时技术手段的限制，此类系统十分庞大、复杂。无论是超声波的发射与接收电路，还是数据接收处理环节都需要投入大量的资源，而且其操作也相对复杂，面对工业实际检测还存在很大的不足。
[0008]在九十年代，计算机技术和微电子技术变得更为成熟，深入到各行各业，使众多技术从实验室中走出，进入到实际应用，甚至向小型化、便携化、智能化方向发展。这也深深地影响着超声相控阵技术的发展，以往庞大、复杂的发射电路可以凝结成小小的集成芯片；而高性能、微型处理器结合现代数据处理技术为大量相控阵数据处理和成像提供了可靠、坚实的基础；低功耗设计和小型电池的成熟，使得相控阵设备的小型化、便携化成为可能。
[0009]在近十多年时间内，超声波阵列扫描技术一直是无损检测领域研究的热点，也是未来发展的一种趋势。各大高校和研究机构对此作了十分深入的理论研究，包括对探头设计、声场分布、延时控制、成像算法等，提出了许多大胆、新颖并具有可实践性的理论成果。与此同时，工业上的各类设备、材料日趋复杂，所要面对的工作环境等也发生了变化，这对工业应用的无损检测提出新的要求；而医学的进步也不得不催促现代医学设备的更新换代。在此大环境下，国内外多家公司或机构运用以上技术实现了便携式超声相控阵检测设备的研制，逐渐形成一个完整的研发、应用、反馈、再研发的良性发展局面。但其发展时间尚短，标准不一致，还有很大一部分空间有待提升。

技术实现思路

[0010]本技术的目的在于提供一种超声波PMUT传感器16通道收发电路，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0011]为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：
[0012]一种超声波PMUT传感器16通道收发电路，包括FPGA、高压电源模块、缓冲器、连接器、16通道传感器、限幅电路一、限幅电路二、低噪放大电路和超声模拟前端，所述缓冲器的信号输入端连接脉冲信号，缓冲器的信号输出端连接FPGA，高压电源模块发出8通道x2脉冲激励到连接器，连接器还分别连接16通道传感器和限幅电路一，限幅电路一的信号输出端连接低噪放大电路的信号输入端，低噪放大电路的信号输出端连接限幅电路二的信号输入端，限幅电路二的信号输出端连接超声模拟前端，超声模拟前端还连接FPGA。
[0013]作为本技术的进一步技术方案：还包括用于给各个模块电路供电的系统供电模块。
[0014]作为本技术的进一步技术方案：所述连接器采用DB25连接器。
[0015]作为本技术的进一步技术方案：所述FPGA上还连接有千兆网口。
[0016]作为本技术的进一步技术方案：所述FPGA上还连接有USB转串口模块。
[0017]作为本技术的进一步技术方案：所述FPGA上还连接有RS422通信模块。
[0018]作为本技术的进一步技术方案：所述FPGA还输出时序控制信号到8通道x2脉冲激励。
[0019]作为本技术的进一步技术方案：所述超声模拟前端上还连接有DA增益控制模块。
[0020]作为本技术的进一步技术方案：所述低噪放大电路有16路。
[0021]作为本技术的进一步技术方案：所述限幅电路一和限幅电路二均有16路。
[0022]与现有技术相比，本技术的有益效果是：本技术适用于金属、非金属和复合材料等多种制件的无损检测；穿透能力强，可对较大厚度范围内的工件内部缺陷进行检测；缺陷定位较准确；对面积型缺陷的检出率较高；灵敏度高，可检测工件内部很无损检测资源网小，并且对人体及环境无害。
附图说明
[0023]图1为本技术的整体原理图；
[0024]图2为本技术的实施例电路图。
[0025]图中：1
‑
脉冲信号、2
‑
高压电源模块、3
‑
缓冲器、4
‑
8通道x2脉冲激励、5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超声波PMUT传感器16通道收发电路，包括FPGA、高压电源模块、缓冲器、连接器、16通道传感器、限幅电路一、限幅电路二、低噪放大电路和超声模拟前端，其特征在于，所述缓冲器的信号输入端连接脉冲信号，缓冲器的信号输出端连接FPGA，高压电源模块发出8通道x2脉冲激励到连接器，连接器还分别连接16通道传感器和限幅电路一，限幅电路一的信号输出端连接低噪放大电路的信号输入端，低噪放大电路的信号输出端连接限幅电路二的信号输入端，限幅电路二的信号输出端连接超声模拟前端，超声模拟前端还连接FPGA。2.根据权利要求1所述的一种超声波PMUT传感器16通道收发电路，其特征在于，还包括用于给各个模块电路供电的系统供电模块。3.根据权利要求1所述的一种超声波PMUT传感器16通道收发电路，其特征在于，所述连接器采用DB25连接器。4.根据权利要求1所述的一种超声波PMUT传感器16通...

【专利技术属性】
技术研发人员：马麟，
申请(专利权)人：四川拙研智能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：