[实用新型]一种超声波换能器的阻抗匹配与收发功能切换电路

权利要求书

1.一种超声波换能器的阻抗匹配与收发功能切换电路，其特征在于，包括信号发射回路、信号接收回路和收发切换电路；

其中，所述信号发射回路包括信号调制器SM、变压器T1、信号调制输入电路阻抗Xp、阻尼电阻R1、谐振电容C1、保护电阻R2和换能器Td；

其中，所述信号接收回路包括换能器Td、谐振电容C1、保护电阻R2、阻尼电阻R1、变压器T1的副边电感以及系统后端的信号放大整形电路Amp、模数转换器ADC、数字信号处理器DSP；

所述换能器Td、谐振电容C1、保护电阻R2、阻尼电阻R1和变压器T1的副边电感与信号发射回路共用；

其中，所述收发切换电路包括微处理器控制的单刀双掷开关SW实现:当开关SW切换到Tx端时，信号接收回路后端的放大整形电路Amp、模数转换器ADC、数字信号处理器DSP与信号发射回路隔离，电路进入发射状态；当开关SW切换到Rx端时，变压器T1原边一侧的电路与系统隔离，电路进入信号接收状态。

2.根据权利要求1所述的一种超声波换能器的阻抗匹配与收发功能切换电路，其特征在于，作为阻抗匹配器件变压器T1原边绕组接信号调制器SM及其输出电路，副边绕组接作为负载的换能器Td及其接口电路，则所述变压器T1原、副线圈的匝数比由以下公式(1)确定：

在公式(1)中，阻抗匹配器件变压器T1原、副两端电路的阻抗分别用Z_p和Z_s表示；

变压器T1的副边电感L_s、阻尼电阻R1、谐振电容C1以及换能器Td共同构成一个串联谐振RLC电路，谐振频率f₀为：

在公式(2)中，L为变压器T1的副边电感L_s和换能器Td的等效电感组成的总电感，C为谐振电容C1和换能器Td的等效电容组成的总电容。

3.根据权利要求2所述的一种超声波换能器的阻抗匹配与收发功能切换电路，其特征在于，所述串联谐振RLC电路的阻抗为：

在公式(3)中R为总阻尼电阻，j为虚数单位，f为信号频率，X_L为所述串联谐振RLC电路的总感抗：

X_L＝j2πfL (4)

X_C为该串联谐振RLC电路的总容抗：

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