[发明专利]一种超声波激励电路

说明书

本发明涉及一种超声波激励电路，其包括直流升压器、程控电压调节器、功率放大器和处理器；所述程控电压调节器的输入端连接直流升压器的输出端，受控端则连接处理器的第一输出端，该程控电压调节器根据处理器的激励电压控制信号输出一电压范围为0‑最大激励电压的激励电压信号；所述功率放大器具有两输入端和一输出端，其第一输入端连接程控电压调节器的输出端，第二输入端则连接处理器的第二输出端，输出端则作为超声波激励电路的输出端连接超声波换能器。本发明实现了超声波激励电路的小型化、高效率以及精确可控。

技术领域

本发明涉及超声波应用领域，具体涉及一种超声波激励电路。

背景技术

在超声波测量领域中，通常发射一定频率、一定功率的超声波到被测物，通过接收被测物反射的回波，并判断其回波特性来对被测物的一些特征进行测量。超声波的产生是通过一激励信号作用于超声波换能器，将电能转换为声能发送出去，介质可为空气、液体甚至固体。传统超声波换能器的激励信号的产生电路通常由变压器或升压电感所组成的电路产生。

对于使用传统变压器的电路，电路上产生的小信号激励，通过变压器进行电压放大之后再去驱动超声波换能器。由于变压器的匝数比不能改变，导致激励电压无法控制，只能限定在一个固定电压上，限制了电路在不同应用场景与环境下的适应性。同时变压器过大的体积导致产品无法小型化，进一步限制了其在需要小体积这种特殊领域的应用。

对于使用升压电感的电路，电路上的实现是在激励之前对电感进行储能，然后瞬间释放获取一个高压窄脉冲去驱动超声波换能器。每次驱动的能量受制于电感的储能量，需要增大驱动功率时势必增大电感的体积。同时电感所产生的高压激励信号无法控制，大部分情况下无法很好地匹配换能器的固有谐振特性，进而导致驱动效率低下，无法实现在被测物距离较远或较近情况下的有效测量。

有鉴于此，本发明人针对上述超声波换能器激励信号的产生电路所存在的诸多问题进行深入构思，进而开发出本发明。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种小型化、高效率、精确可控的超声波激励电路。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种超声波激励电路，其包括直流升压器、程控电压调节器、功率放大器和处理器；所述直流升压器的输入端作为超声波激励电路的输入端连接外部供电，输出端则输出最大激励电压；

所述处理器设有两输出端，其第一输出端用于输出一激励电压控制信号，第二输出端则用于输出一激励波形控制信号；

所述程控电压调节器的输入端连接直流升压器的输出端，受控端则连接处理器的第一输出端，该程控电压调节器根据处理器的激励电压控制信号输出一电压范围为0-最大激励电压的激励电压信号；

所述功率放大器具有两输入端和一输出端，其第一输入端连接程控电压调节器的输出端，第二输入端则连接处理器的第二输出端，输出端则作为超声波激励电路的输出端连接超声波换能器。

所述直流升压器包括电源芯片IC1、电容C1、电容C2、电阻R1、电阻R2、电感L1和二极管D1，电容C1一端连接直流升压器的输入端，另一端接地；电源芯片IC1的EN引脚和IN引脚均连接直流升压器的输入端，电感L1的一端连接直流升压器的输入端，另一端一方面连接电源芯片IC1的SW引脚，另一方面连接二极管D1的阳极，而二极管D1的阴极连接直流升压器的输出端；电阻R1一端连接直流升压器的输出端，另一端连接电源芯片IC1的FB引脚，同时，该端还经由电阻R2接地；电容C2的一端连接直流升压器的输出端，另一端接地。

所述处理器采用单片机IC3实现，单片机IC3的DAC引脚作为第一输出端连接程控电压调节器的受控端，单片机IC3的DRV引脚作为第二输出端连接功率放大器的第二输入端。