超聲波液位計自動校正液位的探討  二十五

4.2 超聲波發射接收電路

超聲波的發射和接收電路是脈沖回波法超聲波油位測量系統的關鍵部分，對于測量效果有極大的影響。本文中選用的超聲工作方式是單換能器自發自收式，脈沖回波測距方式。收發電路包括超聲波發射電路、超聲波接收電路和超聲波匹配電路。

4.2.1 超聲信號發射電路

超聲脈沖的發射是由壓電換能器完成的，它的能量取自于高壓脈沖發生器所提供的高壓電脈沖。本文中設計的發射電路。從IRF840 型VMOS管Q4 到超聲換能器構成發射級，從高速光電隔離器U8 到MC33151 構成驅動級。MC33151 是一種高速CMOS 驅動芯片，將6N137 輸出的脈沖提高到+15V 從而在Q4的漏極產生幅度為VH 的負脈沖電壓。在該負脈沖電壓作用下，超聲探頭釋放在此前積累的能量而使壓電晶片電聲轉換發出超聲波。

觸發信號脈沖Plus 來自數據采集板，通過定時器設定，脈寬可窄至τ=100ns，而脈寬τ=300ns 的觸發信號在上述發射電路中能可靠地傳輸。

4.2.2 超聲信號接收電路

在超聲液位測量設備中，超聲信號的接收電路通常是指：從接收超聲波信號的換能器往后直到主放大器之前。這些電路按位置先后通常可以分為兩部分：第一部分為隔離級，第二部分為接收預放電路。

由于高靈敏的接收電路必須與大功率的超聲發射電路相連接，為避免接收電路被高壓發射脈沖所擊毀，在超聲接收電路前端必須加入隔離級[38]。接收預放電路要完成兩方面功能[31]。首先也是主要的是完成阻抗的變換。預放電路的第二個功能是獲得一定dB 數的增益，具體增益的大小將由整機的靈敏度和增益分配決定。

本文采用低漂移高速高輸入阻抗的JFET運放LF356 構成電壓跟隨器作為預放電路，主要完成阻抗變換。采用這種運放，在噪聲和干擾比較嚴重的情況下仍然能獲得比較好的信噪比。

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