超聲波流量計時差法探頭電路探討  二

2 超聲波探頭收發(fā)電路研究

超聲波探頭(又稱換能器)及其發(fā)射接收電路在流量測量系統(tǒng)中起著關(guān)鍵的作用，它決定了這個系統(tǒng)所能達到的最終測試指標及測量精度。當超聲探頭選定后，其性能參數(shù)也就確定了，包括它的匹配等效阻抗，機械共振頻率等。本文中提到的超聲探頭用的是壓電式的超聲波發(fā)生器，它的工作原理是利用壓電晶體的諧振來工作的。當它的兩極外加脈沖信號，其頻率等于壓電晶片的固有震蕩頻率時，壓電晶片就會發(fā)生共振，并帶動共振板震動，便產(chǎn)生超聲波，此時它就是超聲波發(fā)生器。反之，兩電極問沒有外加電壓，當共振板接收到超聲波時，共振板將壓迫晶片震動將機械能轉(zhuǎn)換為電信號，這時它就成為超聲波接收器了。本文所要研究的就是如何使發(fā)射探頭的信號更好的發(fā)射電路，超聲檢測中常用的發(fā)射信號有三種：單脈沖信號，方波信號，正弦連續(xù)波信號，可以根據(jù)檢測的應用場合確定使用哪種發(fā)射信號。本論文討論的是時差法測流量的收發(fā)電路研究，所以選用是單脈沖發(fā)射信號，形成時間差，用于計算流速。

2．1 超聲波探頭發(fā)射電路

在超聲流量測量系統(tǒng)中，發(fā)射電路是一個重要組成部分，它在一定程度上決定著系統(tǒng)的性能指標。當超聲換能器選定后，發(fā)射電路的設計直接影響著發(fā)射的聲功率和波形的重復性。

在本電路的設計中，采用Q 高頻功率晶體管作為探頭驅(qū)動電路的功率放大晶體管，采用中頻變壓器實現(xiàn)升壓和探頭的阻抗匹配及調(diào)諧。此電路采用12 V的直流供電，當在電路輸入端(VIN端)加上一個單極性正弦波時，經(jīng)過晶體管的放大、變壓器的升壓及電容匹配后，探頭上將會得到一個較高幅度的功率信號。電路中的電阻R25用于限制集電極電流，防止燒壞晶體管。

超聲波流量計