[发明专利]带有A/D转换功能的超声波发射与接收电路系统

说明书

本发明提供了一种带有A/D转换功能的超声波发射与接收电路系统，包括：微控制器电路，超声波模拟前端电路，超声波驱动升压电路，超声波三级可调放大电路，超声波A/D转换电路，A/D转换驱动电路及数字数据缓存电路；发射超声波时，微控制器电路发送开始信号，超声波模拟前端电路再发射激励脉冲，超声波驱动升压电路将激励脉冲升压处理后发送至超声波传感器；接收超声波时，超声波模拟前端电路将得到的电信号放大，如未达到预设放大倍数，则超声波三级可调放大电路继续放大，A/D转换驱动电路将达到预设值的放大信号转换至预设电压范围；超声波A/D转换电路进行模数转换并发送至数字数据缓存电路缓存，再由微控制器电路读取缓存。

技术领域

本发明涉及超声波技术领域，特别涉及一种带有A/D转换功能的超声波发射与接收电路系统。

背景技术

超声波在现代测量与检测方面有着巨大的发展前景，有某些方面测量与检测中要将超声波信号进行A/D转换才能进行后续信号处理。

超声波传感器产生超声波的原理：发射探头中含有压电材料、压电材料在接收到电脉冲激励时会产生震动，震动便产生了超声波，即发射探头的作用是将电能转换成了声能。超声波的接收原理是，当接收探头中的压电材料在接收到超声波时，会产生电压，即将声能转换成了电能，而接受到的就电能非常方便的做下一步处理。即压电材料在受到电信号的作用时会产生超声波、反之当压电材料受到超声波的作用时又会产生电信号。

超声波在测量与检测方面有着非常广泛的应用，其基本原理是，超声波由发射传感器发出后，在待检测物体中穿行后到达接收传感器，接受传感器接收到的超声波带有反应待检测物体某种特性的丰富信息，分析接收到的超声波便可以得到这种特性从而达到检测的目的。但是，接收到的超声波信号还要进行A/D转换后进行数字信号处理才能得到这种特性。

此外，超声波从超声波传感器发射出后，在介质中传播的过程中会产生衰减，衰减之后的超声波幅值太小无法进行A/D转换，所以要将接收到的超声波信号进行一定程度的放大。为了进行超声信号的接收及精确处理，现有技术中的发射及接收电路在进行超声发射和接收时往往存在体积大、功耗高的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带有A/D转换功能的超声波发射与接收电路系统，以解决现有的发射及接收电路在进行超声发射和接收时往往存在体积大、功耗高的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种带有A/D转换功能的超声波发射与接收电路系统，包括：微控制器电路，超声波模拟前端电路，超声波驱动升压电路，超声波三级可调放大电路，超声波A/D转换电路，A/D转换驱动电路及数字数据缓存电路；

发射超声波时，所述微控制器电路用于向所述超声波模拟前端电路发送开始信号，所述超声波模拟前端电路用于在收到所述开始信号后发射激励脉冲，所述超声波驱动升压电路用于将所述激励脉冲进行升压处理后发送至超声波传感器以发射超声波；

接收超声波时，所述超声波传感器将声信号转化成电信号，所述超声波模拟前端电路用于将所述电信号进行放大得到第一放大信号，如所述第一放大信号未达到预设放大倍数，则由所述超声波三级可调放大电路将所述第一放大信号继续放大得到第二放大信号，所述A/D转换驱动电路用于将达到预设阈值的所述第一放大信号或所述第二放大信号转换至预设电压范围内；所述超声波A/D转换电路用于将所述A/D转换驱动电路转换的信号进行模数转换并发送至所述数字数据缓存电路进行缓存，所述微控制器电路读取所述数字数据缓存电路中缓存的数字信号完成超声波的接收。

较佳地，所述微控制器电路包括STM32F103ZET6微控制器及其外围电路。

较佳地，所述超声波模拟前端电路包括TDC1000及其外围电路。

较佳地，所述激励脉冲为3.3V的脉冲信号，所述超声波驱动升压电路将所述激励脉冲进行升压处理后得到30V的激励脉冲信号并作用在所述超声波传感器上。