一种超声导波结冰探测激励电路制造技术

本发明专利技术属于电子电路领域，涉及一种超声导波结冰探测激励电路。包括：DDS数字合成电路、信号输出电路、功率放大电路、发射/接收换能器。由FPGA直接控制DDS数字合成电路产生经过汉宁窗调制的正弦脉冲数字信号，该数字信号由信号输出电路转换为电压模拟信号，最后经过功率放大电路放大后对发射/接收换能器进行激励超声超声导波。采用FPGA芯片控制DDS芯片AD9851产生频率、周期可调的正弦波形，再通过DDS数字直接合成技术在D/A转换器DAC0832中将正弦波信号和汉宁窗信号合成超声导波激励所需的汉宁窗调制正弦信号。同时，功率放大电路具有增益可调的特点，从而实现导波激励信号频率、幅值可调，可根据不同情况产生最佳导波激励波形信号。励波形信号。励波形信号。

【技术实现步骤摘要】
一种超声导波结冰探测激励电路


[0001]本专利技术属于电子电路领域，涉及一种超声导波结冰探测激励电路。

技术介绍

[0002]上世纪50年代，人们发现飞机结冰会影响飞机的安全性能起，国外就开始研发结冰探测传感器。当飞机结冰探测器器探测到飞机进入结冰气象条件时会发出预警信号，或者让防除冰系统进行工作。所以实现飞机结冰的探测是保障飞机安全飞行的前提条件，同时结冰探测系统和防除冰系统又是相辅相成的，现如今随着科技的发展，结冰探测技术也是发展的十分迅速，目前世界上的结冰探测方法有二十几种，每种方法各有特点，近年来，在结构健康监测领域发展前景较好的超声导波探测技术依靠其传播范围广，监测区域大，能量集中，且方向性可控等特性逐渐成为近几年飞机结冰探测的一大热门领域。相对于其它的结冰传感器，超声导波传感器在保形以及监测面积方面具有非常突出的优点，能满足飞机对结冰检测的大部分要求。
[0003]其中，根据超声导波在冰层中的传播特性，对于不同的传感器所需的超声导波窄带激励信号的频率及幅值的要求也不尽相同。针对以上情况，研制了一种频率、幅值可调的超声导波结冰探测激励电路。

技术实现思路

[0004]提供一种可以通过FPGA控制的频率、幅值可调的超声导波结冰探测激励电路。
[0005]技术方案
[0006]一种超声导波结冰探测激励电路，其包括：DDS数字合成电路、信号输出电路、功率放大电路、发射/接收换能器。由FPGA直接控制DDS数字合成电路产生经过汉宁窗调制的正弦脉冲数字信号，该数字信号由信号输出电路转换为电压模拟信号，最后经过功率放大电路放大后对发射/接收换能器进行激励超声超声导波。
[0007]所述的DDS数字合成电路包括DDS芯片U2、晶振U1、200Ω电阻R6、200Ω电阻R7、100Ω电阻R8、22pF电容C5、1pF电容C6、5.6pF电容C7、33pF电容C8、4.7pF电容C9、22pF电容C10、22pF电容C11、470nH电感L1、390nH电感L2、390nH电感L3、计数器U3、外部存储器U4，U2的D0
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D7引脚与FPGA的I/O口连接，用于其内部写入所需数据，CLK脚与U1的3脚连接，输出端Iout引脚与R6的1脚、C6的1脚、C5的1脚、L1的1脚连接，R6的2脚与C5的2脚、C8的2脚、C10的2脚、C11的2脚、R7的2脚以及地相连接，C6的2脚与C7的1脚、L1的2脚、L2的1脚、C8的1脚连接，C7的2脚与L2的2脚、C10的1脚、L3的1脚、C9的1脚连接，输出端out与C9的2脚、L3的2脚、C11的1脚、R7的1脚、R8的2脚连接，输出端IoutB引脚与R8的1脚连接，U3的控制端1RD引脚与2RD引脚并联后与FPGA连接，输出端与U4的地址线A0
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A7引脚连接，实现地址传输功能，U4的地址线A8
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A18引脚与FPGA的I/O口连接。实现地址传输功能。
[0008]进一步的，所述的U1的频率具体为30MHz；
[0009]进一步的，所述的U2具体型号为AD9851，可产生180MHz的基准时钟，支持32位频率
控制字输入进芯片内核，提供高分辨率输出频率，允许输出频率分辨率为0.04Hz；
[0010]进一步的，所述的U3具体型号为74LS393；
[0011]进一步的，所述的U4具体型号为W29C040；
[0012]所述的信号输出电路包括D/A转换器U5、运算放大器LF356，U5的数据输入端DI0
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DI7引脚与U4输出DQ0
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DQ7引脚连接，基准电压输入VREF引脚与输出端out连接，控制端WR1、WR2、CS和XREF引脚接地，输出端IOUT1和IOUT2引脚与运算放大器LF356连接。
[0013]进一步的，所述的U5具体为DAC0832芯片；
[0014]所述的功率放大电路包括(运算放大器N1，运算放大器N2，减法器N3，100Ω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R23，1uF电容C3，1pF电容C4,1pF电容C5，1uF电容C8，10k电位计R18；所述运算放大器N1、N2具体型号为AD603；所述运算放大器N3具体型号为7F2227A；该电路输入端Vin与图2的输出端OUT、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。)
[0015]所述DDS数字合成电路核心芯片为AD9851，通过FPGA控制产生正弦波形。
[0016]所述信号输出电路核心芯片为D/A转换器DAC0832，用于将存储器输入的正弦波形和汉宁窗信号合成汉宁窗调制正弦信号。
[0017]技术效果
[0018]本专利技术的特点是采用FPGA芯片控制DDS芯片AD9851产生频率、周期可调的正弦波形，再通过DDS数字直接合成技术在D/A转换器DAC0832中将正弦波信号和汉宁窗信号合成超声导波激励所需的汉宁窗调制正弦信号。同时，功率放大电路具有增益可调的特点，从而实现导波激励信号频率、幅值可调，可根据不同情况产生最佳导波激励波形信号。
附图说明
[0019]图1为本专利技术的系统交联图；
[0020]图2为DDS数字合成电路图；
[0021]图3为信号输出电路图；
[0022]图4为功率放大电路图。
具体实施方式
[0023]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，本领域普通技术人本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超声导波结冰探测激励电路，其特征在于，包括：DDS数字合成电路、信号输出电路、功率放大电路、发射/接收换能器；由FPGA直接控制DDS数字合成电路产生经过汉宁窗调制的正弦脉冲数字信号，该数字信号由信号输出电路转换为电压模拟信号，最后经过功率放大电路放大后对发射/接收换能器进行激励超声超声导波。2.根据权利要求1所述的一种超声导波结冰探测激励电路，其特征在于，所述的DDS数字合成电路包括DDS芯片U2、晶振U1、200Ω电阻R6、200Ω电阻R7、100Ω电阻R8、22pF电容C5、1pF电容C6、5.6pF电容C7、33pF电容C8、4.7pF电容C9、22pF电容C10、22pF电容C11、470nH电感L1、390nH电感L2、390nH电感L3、计数器U3、外部存储器U4，U2的D0
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D7引脚与FPGA的I/O口连接，用于其内部写入所需数据，CLK脚与U1的3脚连接，输出端Iout引脚与R6的1脚、C6的1脚、C5的1脚、L1的1脚连接，R6的2脚与C5的2脚、C8的2脚、C10的2脚、C11的2脚、R7的2脚以及地相连接，C6的2脚与C7的1脚、L1的2脚、L2的1脚、C8的1脚连接，C7的2脚与L2的2脚、C10的1脚、L3的1脚、C9的1脚连接，输出端out与C9的2脚、L3的2脚、C11的1脚、R7的1脚、R8的2脚连接，输出端IoutB引脚与R8的1脚连接，U3的控制端1RD引脚与2RD引脚并联后与FPGA连接，输出端与U4的地址线A0
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A7引脚连接，实现地址传输功能，U4的地址线A8
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A18引脚与FPGA的I/O口连接。3.根据权利要求2所述的一种超声导波结冰探测激励电路，其特征在于，所述的U1的频率具体为30MHz。4.根据权利要求2所述的一种超声导波结冰探测激励电路，其特征在于，所述的U2具体型号为AD9851，可产生180MHz的基准时钟，支持32位频率控制字输入进芯片内核，提供高分辨率输出频率，允许输出频率分辨率为0.04Hz。5.根据权利要求2所述的一种超声导波结冰探测激励电路，其特征在于，所述的U3具体型号为74LS393。6.根据权利要求2所述的一种超声导波结冰探测激励电路，其特征在于，所述的U4具体型号为W29C040；所述的信号输出电路包括D/A转换器U5、运算放大器LF356，U5的数据输入端DI0
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DI7引脚与U4输出DQ0
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DQ7引脚连接，基准电压输入VREF引脚与输出端out连接，控制端WR1、WR2、CS和...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈李勃，徐俊，饶博，杨奇可，
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：