用于高鐵鋼軌探傷的正負(fù)脈沖超聲發(fā)射接收板卡設(shè)計(jì)
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1.2 正負(fù)脈沖激勵(lì)的超聲波發(fā)射電路設(shè)計(jì)
本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/271643.htm 正負(fù)脈沖激勵(lì)的超聲波發(fā)射電路示意圖如圖4所示，圖中OUTA、OUTB為正負(fù)脈沖控制信號(hào)，VPP、VNN分別為正負(fù)電壓電源，Q1為P溝道增強(qiáng)型DMOS管，Q2為N溝道增強(qiáng)型DMOS管，TX端接超聲波傳感器的發(fā)射端。
VPP與VNN可以根據(jù)超聲探頭的激勵(lì)電壓進(jìn)行選擇。為保證超聲波發(fā)射功率和超聲波激勵(lì)脈沖的頻率，需要對Q1、Q2的參數(shù)進(jìn)行限定。Q1、Q2的參數(shù)需滿足如下條件：
● 上升時(shí)間和關(guān)斷時(shí)間需小于100ns 鋼軌探傷中使用的超聲探頭頻率為3.5MHz和2.25MHz，為能產(chǎn)生3.5MHz的方波并保持一定寬度，Q1與Q2的上升時(shí)間與關(guān)段時(shí)間均應(yīng)小于100ns;
●DS間耐壓需滿足BVDS<1.5*(VPP-VNN) 探頭施加電壓由正電壓VPP切換到負(fù)電壓VNN時(shí)，DMOS管的DS間承受電壓最大，為保險(xiǎn)起見，安全系數(shù)取1.5;
● 脈沖電流ID需滿足探頭發(fā)射功率要求 依據(jù)超聲探頭的電氣特性和測量發(fā)射功率要求，對DMOS管的瞬間電流ID進(jìn)行選擇，本文選擇DMOS管的瞬間脈沖電流最大為2A。
1.3 超聲接收電路設(shè)計(jì)
高鐵鋼軌探傷車采用單收發(fā)方式，發(fā)射接收采用同一探頭，因此正負(fù)脈沖激勵(lì)信號(hào)同時(shí)施加在發(fā)射電路和接收電路上，需要對接收電路的輸入幅值進(jìn)行限制，為不影響施加到超聲探頭上的電壓，需使用電阻將發(fā)射電壓與限幅線路進(jìn)行隔離。超聲波回波信號(hào)的幅值為mV級(jí)，因此需要固定增益放大和可變增益放大電路對信號(hào)進(jìn)行放大處理，固定增益放大一方面對信號(hào)進(jìn)行放大，另一方面起阻抗匹配作用，可變增益放大電路用來進(jìn)行超聲波的距離補(bǔ)償和閘門增益控制。超聲波接收電路功能框圖如圖5所示。
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