采用全双工前置放大器的超声波换能器以及超声波通用换能器制造技术

本实用新型专利技术涉及采用全双工前置放大器的超声波换能器以及超声波通用换能器，所述采用全双工前置放大器的超声波换能器是增加了由输入隔离电路、前置放大器、输出隔离电路及单向电子开关构成的具有前置放大功能的全双工内装电路，使换能器具有发射和前置放大接收的单工及全双工通讯能力，从而提高检测信号的信噪比和对缺陷透测判定的能力。所述超声波通用换能器是将换能器的连接插头改为通用连接器，通过与超声波主机的发射、或接收、或收发一体的连接插座配套的短接线连接到主机上，使一个换能器可分别作为发射、接收、带前置放大接收、收发共用、具有前置放大功能的收发共用等工作模式的超声波通用换能器，方便换能器的采购、使用、管理和携带。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及超声波检测采用的超声波径向换能器。
技术介绍
随着计算机技术的飞跃发展，超声检测信号的数字化处理、分析与显示，为超声检测技术的应用与拓展提供了更大的空间，如超声波的全自动循环测试技术、超声波计算机层析扫描技术、超声全息检测技术等在桥梁工程、建筑、港工、大坝、地质探测等工程检测领域有了新的发展，其对超声波换能器的性能也有了新的要求，超声波换能器收发共用是基本要求之一，而以往采用的超声波换能器，基本为单一发射、单一接收或不带前置放大器的收发共用三种形式，采用不带前置放大器的收发共用的超声波换能器时，信噪比大，透测能力较差，也因此客观造成换能器的尺度太大，难于实现快速高效、准确、精细的要求。同时采用不带前置放大器收的超声波检测方式，由于透测能力差也常出现盲测误判的现象，不能满足国家有关技术规范关于“宜选用带前置放大器的接收换能器”的推荐性要求。另一方面超声波数字化检测仪的研发呈现百家争鸣、百花齐放的状态，不但各厂家产品的工作模式不同，主机采用的连接插座更是千变万化，这使超声波换能器具有了专用的特性，许多检测机构 常同时拥有新旧不同、型号不同的多台检测仪，必须同时配置相应型号的超声波换能器，使超声波换能器的采购、使用、管理和携带十分不便，造成浪费。
技术实现思路
本技术的目的，是希望在既有的超声波换能器的基础上，研制一种带前置放大器的且具有收发共用的全双工工作模式的超声波换能器，以达到下列目的1.满足国家有关技术规范关于“宜选用带前置放大器的接收换能器”的推荐性要求，符合行业发展的导向；2.提高了检测信号的信噪比，使检测质量和检测效率提高；3.增强对严重缺陷透测判定的能力，避免盲测误判，使检测评定结果更科学真实，能检测较大直径的桩基；4.能同时适用于更多类型的超声波检测仪器使用，研制一种通用的超声波换能器。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是—种采用全双工前置放大器的超声波换能器，包含压电晶体传感器、换能器外壳、导线和连接插头，其特征在于在压电晶体传感器和导线之间增加了具有前置放大功能的全双工内装电路，内装电路由输入隔离电路、前置放大器、输出隔离电路及单向电子开关构成，将输入隔离电路、前置放大器和输出隔离电路的输出端和输入端顺序串联起来再与单向电子开关构成并联电路，单向电子开关的阳极与输入隔离电路的输入端的连接点为内装电路的F' /Vo输入输出接口，接压电晶体传感器的输入输出端，单向电子开关的阴极与输出隔离电路的输出端的连接点为内装电路的F/Vout输入输出接口。本技术的特征在于内装电路的输入隔离电路和输出隔离电路由限流元件和限幅电路构成，输入隔离电路的限流元件的一端为输入端，限流元件的另一端和限幅电路的连接点为输出端，输出隔离电路的限流元件(和限幅电路的连接点为输入端，限流元件的另一端则为输出端，限幅电路的另一端接地，限流元件可以为电阻器、电容器或电感器，限幅电路可为一只二极管或由二只反向并接的二极管构成，单向电子开关为一只或由二只闻频闻压开关~■极管串接构成。本技术的特征在于一种采用单电源供电的具有前置放大功能的全双工内装电路，电阻Rf和二极管Vl的阳极的连接端为内装电路的F' /Vo输入输出口，接压电晶体传感器的输入输出端，二极管Vf I和Vf2反向并联后同时连接到电阻Rf的另一端和电容Cf的一端，电容Cf的另一端和电阻RF的一端同时连接到放大器Al的IN A-输入端，电阻RF的另一端同时连接到放大器Al的输出端和电容Cl的一端，电容Cl的另一端为前置放大器的Vout输出口同时连接二极管V2的阴极和电阻Rl的一端，电阻R2和R3及电容C2的一端同时连接到放大器Al的IN A+输入端，电阻R2的另一端连接到电源V+，二极管Vfl、Vf2和V2及电阻R3和电容C2的另一端均接地，电阻Rl的另一端连接二极管Vl的阴极为内装电路的F/Vout输入输出口。本技术的特征在于一种采用双电源供电的具有前置放大功能的全双工内装电路，电阻Rp和二极管Vl的阳极的连接端为内装电路的F' /Vo输入输出口，接压电晶体传感器的输入输出端，二极管Vpl和Vp2反向并联后同时连接到电阻Rp的另一端和放大器Al的IN A+输入端，电阻Rf和RF的一端同时连接到放大器Al的IN A-输入端，电阻RF的另一端同时连接到放大器Al的输出端和电容Cl的一端，电容Cl的另一端为前置放大器的Vout输出口同时连接二极管V2的阴极和电阻Rl的一端，二极管Vpl、Vp2和V2及电阻Rf的另一端均接地，电阻Rl的另 一端连接二极管Vl的阴极为内装电路的F/Vout输入输出□。本技术的特征在于内装电路的输出隔离电路或其中的限流元件和单向电子开关安装在连接插头上，由导线内部的芯线连通电路，用较少芯线的导线，持供最多个输入及输出接口以经选用。本技术的采用全双工前置放大器的超声波换能器，其特征在于连接导线采用多芯屏蔽线，从内装电路中连接不同的接口至连接插头(连接插头与超声波主机的发射、或接收、或收发共用的插座的型号对应)，可构成具有不同功能的专用的超声波换能器1.从内装电路中连接F/Vout、地线、V+或以及V-至连接插头，F/Vout同时作为发射电压和接收放大信号的共用输入输出端，构成带前置放大器的收发共用的全双工超声波换能器。2.从内装电路中连接Vout、F/Vout、地线、V+或以及V-至连接插头，F/Vout作为发射电压的输入端、Vout作为接收放大信号的输出端，构成带前置放大器的收发共用的单工超声波换能器。3.从内装电路中连接Vout、地线、V+或以及V-至连接插头，Vout作为接收放大信号的输出端，构成带前置放大器的超声波换能器。4.从内装电路中连接F' /Vo或F/Vout和地线至连接插头，F' /Vo或F/Vout作为发射电压的输入端，可构成发射超声波换能器。5.从内装电路中连接Γ /Vo和地线至连接插头，F' /Vo作为发射电压和接收放大信号的共用输入输出端，可构成收发共用的超声波换能器。一种超声波通用换能器，其特征在于具有上述采用全双工前置放大器的超声波换能器，所述连接插头改为连接器I，再由专用短接线连接到不同型号超声波主机的发射、或接收、或收发共用的主机插座上，专用短接线一端的连接器II和连接器I配套，专用短接线另一端的专用连接插头与超声波主机的发射、或接收、或收发共用的插座的型号对应。专用短接线包括发射短接线、接收短接线、收发共用短接线、带前置放大器的接收短接线、带前置放大器的收发共用单工短接线、带前置放大器的收发共用的全双工短接线。其中1.发射短接线、接收短接线和收发共用短接线，可只需连接内装电路的F' /Vo和地线，F, /Vo作为发射电压、或接收信号、或收发共用的连接端。2.发射短接线，可只需连接内装电路的Γ /Vo或F/Vout和地线，Γ /Vo或F/Vout作为发射电压的连接端。3.带前置放大器的接收短接线，连接内装电路的Vout或F/Vout、地线、电源V+、或以及电源V-，Vout或F/Vout作为接收放大信号的输出端。4.带前置放大器的收发共用单工短接线，连接内装电路的Vout、F/Vout、地线、电源V+、或以及电源V-，F/Vout作为发射电压的输入端，Vout本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用全双工前置放大器的超声波换能器，包含压电晶体传感器(1)、换能器外壳(2)、导线(4)和连接插头(5)，其特征在于：在压电晶体传感器(1)和导线(4)之间增加了具有前置放大功能的全双工内装电路(3)，内装电路(3)由输入隔离电路(3?1)、前置放大器(3?2)、输出隔离电路(3?3)及单向电子开关(3?4)构成，将输入隔离电路(3?1)、前置放大器(3?2)和输出隔离电路(3?3)的输出端和输入端顺序串联起来再与单向电子开关(3?4)构成并联电路，单向电子开关(3?4)的阳极与输入隔离电路(3?1)的输入端的连接点为内装电路(3)的F′/Vo输入输出接口，接压电晶体传感器(1)的输入输出端，单向电子开关(3?4)的阴极与输出隔离电路(3?3)的输出端的连接点为内装电路(3)的F/Vout输入输出接口。

【技术特征摘要】
1.一种采用全双工前置放大器的超声波换能器，包含压电晶体传感器(I)、换能器外壳(2)、导线(4)和连接插头(5)，其特征在于在压电晶体传感器(I)和导线(4)之间增加了具有前置放大功能的全双工内装电路(3)，内装电路(3)由输入隔离电路(3-1)、前置放大器(3-2)、输出隔离电路(3-3)及单向电子开关(3-4)构成，将输入隔离电路(3-1)、前置放大器(3-2)和输出隔离电路(3-3)的输出端和输入端顺序串联起来再与单向电子开关(3-4)构成并联电路，单向电子开关(3-4)的阳极与输入隔离电路(3-1)的输入端的连接点为内装电路(3)的F' /Vo输入输出接口，接压电晶体传感器(I)的输入输出端，单向电子开关(3-4)的阴极与输出隔离电路(3-3)的输出端的连接点为内装电路(3)的F/Vout输入输出接口。2.如权利要求1所述的采用全双工前置放大器的超声波换能器，其特征在于内装电路⑶的输入隔离电路(3-1)和输出隔离电路(3-3)由限流元件(3-11)和限幅电路(3-12)构成，输入隔离电路(3-1)的限流元件(3-11)的一端为输入端，限流元件(3-11)的另一端和限幅电路(3-12)的连接点为输出端，输出隔离电路(3-3)的限流元件(3-11)和限幅电路(3-12)的连接点为输入端，限流元件(3-11)的另一端则为输出端，限幅电路(3-12)的另一端接地，限流元件(3-11)可以为电阻器、电容器或电感器，限幅电路(3-12)可为一只二极管或由二只反向并接的二极管构成，单向电子开关(3-4)为一只或由二只高频高压开关二极管串接构成。3.如权利要求1所述的采用全双工前置放大器的超声波换能器，其特征在于一种采用单电源供电的具有前置放大功能的全双工内装电路，电阻Rf和二极管Vl的阳极的连接端为内装电路⑶的F' /Vo输入输出口，接压电晶体传感器⑴的输入输出端，二极管Vfl和Vf2反向并联后同时连接到电阻Rf的另一端和电容Cf的一端，电容Cf的另一端和电阻RF的一端同时连接到放大器Al的IN A-输入端，电阻RF的另一端同时连接到放大器Al的输出端和电容Cl的一端，电容Cl的另一端为前置放大器的Vout输出口同时连接二极管V2的阴极和电阻Rl的一端，电阻R2和R3及电容C2的一端同时连接到放大器Al的IN A+输入端，电阻R2的另一端连接到电源V+，二极管Vfl、Vf2和V2及电阻R3和电容C2的另一端均接地，电阻Rl的另一端连接二极管Vl的阴极为内装电路(3)的F/Vout输入输出口。4.如权利要求1所述的采用全双工前置放大器的超声波换能器，其特征在于一种采用双电源供电的具有前置放大功能...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈彦平，马晔，杨宇，陈准，
申请(专利权)人：陈彦平，
类型：实用新型
国别省市：