[发明专利]一种超声波声压和频率测量电路

摘要

本发明属于纳米材料制备领域，涉及一种超声波声压和频率测量电路，包括发射电路模块和接收电路模块。本发明发射电路简单可靠，容易实现；发射频率可根据需要调整；通过硬件实现波形产生，无需编程，开发难度降低。接收电路模块的待测声压范围可以根据实际需要通过电位器调节；接收电路可以配合发射电路一起工作也可以单独工作，工作方式灵活；采用的元器成本低廉，来源丰富，集成度高，使用两片运算放大器芯片实现半波频率测量和声压的准确测量，大大降低成本和功耗；拥有硬件加窗电路，测量信号经过滤波电路后，滤除有害高频成分，改善信噪比，为A/D转换提供良好信号。

主权项

一种超声波声压和频率测量电路，包括发射电路模块和接收电路模块；其特征在于：所述的发射电路模块，包括六反相器芯片U1、时基电路芯片U2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、可变电阻R5、第六电阻R6、第一电容C1、第二电容C2、第一二极管D1、第二二极管D2和信号发射传感器LS1；所述的时基电路芯片U2的型号为NE555；六反相器芯片U1的型号是CD4069；所述的第一电阻R1的一端与第三电阻R3的一端、第一二极管D1的正端、时基电路芯片U2的第七引脚DISC连接，第一电阻R1的另一端与时基电路芯片U2的第四引脚RST、时基电路芯片U2的第八引脚VCC连接并接电源VCC，第三电阻R3的另一端与第二二极管D2的负端相连，第一二极管D1的负端与第二二极管D2的正端、可变电阻R5的固定端连接；时基电路芯片U2的第六引脚THR与第二引脚TRIG、可变电阻R5的活动端、第二电容C2的一端连接，时基电路芯片U2的第五引脚CVOLT与第一电容C1的一端相连，第一电容C1的另一端与第二电容C2的另一端、时基电路芯片U2的第一引脚GND、第六电阻R6的一端连接并接地GND，第六电阻R6的另一端与时基电路芯片U2的第三引脚OUT、六反相器U1的1脚连接，六反相器U1的2脚与六反相器U1的3脚、六反相器U1的13脚、六反相器U1的11脚链接，六反相器U1的4脚与六反相器U1的5脚、六反相器U1的9脚链接，六反相器U1的7脚与地GND链接，六反相器U1的14脚与电源VCC链接,六反相器U1的12脚与六反相器U1的10脚、第二电阻R2的一端、信号发射传感器LS1的一端连接，六反相器U1的6脚与六反相器U1的8脚、第四电阻R4的一端、信号发射传感器LS1的另一端连接，第二电阻R2的另一端接+5V电源，第四电阻R4的另一端接‑5V电源；所述的接收电路模块，包括信号接收传感器LS2、双运算放大器U4、四运算放大器U3、第三二极管D3、第四二极管D4、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、可调电阻R18、第十九电阻R19、第二十电阻R20、第二十一电阻R21、第二十二电阻R22、第二十三电阻R23、第二十四电阻R24、第二十五电阻R25、第二十六电阻R26、第二十七电阻R27、第二十八电阻R28、第二十九电阻R29、第三十电阻R30、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10、第十一电容C11、第十二电容C12、第十三电容C13、第十四电容C14和第十五电容C15；所述的双运算放大器U4包括第一运算放大器U4A和第二运算放大器U4B；四运算放大器U3包括第三运算放大器U3A、第四运算放大器U3B、第五运算放大器U3C第六运算放大器U3D；双运算放大器U4的型号是LM358，所述四运算放大器U3的型号是LM324；所述的信号接收传感器LS2的一端接地，另一端与第八电阻R8的一端相连，第八电阻R8的另一端与第七电容C7相连,第七电容C7的另一端与第十二电阻R12的一端、第六电容C6的一端、第二运算放大器U4B的反相输入端连接，第二十电阻R20的一端与电源VCC连接，第二十电阻R20的另一端与第二十四电阻R24的一端、第十二电容C12的一端、第二运算放大器U4B的正相输入端连接，第二十四电阻R24的另一端与第十二电容C12的另一端连接并接地，第十二电阻R12的另一端与第六电容C6的另一端、第二运算放大器U4B的输出端、第十电阻R10的一端、第二十五电阻R25的一端连接，第十电阻R10的另一端与第三运算放大器U3A的反相输入端、第三二极管D3的负端、第十八电阻R18的一端、第九电容C9的一端相连，第三运算放大器U3A的输出端与第三二极管D3正端、第四二极管D4的负端、第十一电阻R11的一端、第二十一电阻R21的一端连接，第三运算放大器U3A的正相输入端与地GND连接，第三运算放大器U3A的正电源端与+5V相接，第三运算放大器U3A的负电源端与‑5V连接，第四二极管D4的正端与第十八电阻R18的另一端、第九电容C9的另一端连接，第十一电阻R11的另一端与第七电阻R7的一端、第三电容C3的一端、第四运算放大器U3B的反相输入连接，第四运算放大器U3B的正相输入端与第十四电阻R14的一端相接，第十四电阻R14的另一端与地GND相接，第四运算放大器U3B的输出与第七电阻R7的另一端、第三电容C3的另一端、第十三电阻R13的一端连接，第十三电阻R13的另一端分与第四电容C4的一端、第五电容C5的一端、第十五电阻R15的一端相接，第十五电阻R15的另一端接地，第九电阻R9的一端与第五电容C5的另一端、第一运算放大器U4A的反相输入端连接，第一运算放大器U4A的正电源端与+5V相接、第一运算放大器U4A的负电源端与‑5V相接，第十六电阻R16的一端与电源VCC相连，第十六电阻R16的另一端与第十七电阻R17的一端、第八电容C8的一端、第一运算放大器U4A的正相输入端连接，第十七电阻R17的另一端与第八电容C8的另一端连接后与地连接；第四电容C4的另一端与第九电阻R9的另一端、第一运算放大器U4A的输出端连接后输出频率测量信号FREQ；第二十一电阻R21的另一端和第六运算放大器U3D的反相输入端、第二十五电阻R25的另一端、第二十三电阻R23的一端、第十一电容C11的一端连接，第六运算放大器U3D的正相输入端与第三十电阻R30的一端连接，第三十电阻R30的另一端与地相接，第六运算放大器U3D的输出端与第二十三电阻R23的另一端、第十一电容C11的另一端、第二十九电阻R29的一端连接，第二十九电阻R29的另一端与第五运算放大器U3C的正相输入连接，第五运算放大器U3C的负相输入与可调电阻R19的活动端、第二十二电阻R22的一端、第十电容C10的一端连，可调电阻R19的的另一端与地连，第五运算放大器U3C的输出端与第二十六电阻R26的一端、第二十二电阻R22的另一端、第十电容C10的另一端连接，第二十六电阻R26的另一端第二十七电阻R27的一端、第十三电容C13的一端连接，第二十七电阻R27的另一端分别与第二十八电阻R28一端、第十四电容C14的一端相接，第十三电容C13的另一端分别与第十四电容C14的另一端、第十五电容C15的一端连接后与地GND连接，第二十八电阻R28的另一端与第十五电容C15的另一端连接并作为声压测量信号的输出V_DC。