專(zhuān)利名稱(chēng)：收發(fā)同晶片并帶有放大輸出的超聲波探頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種超聲波探頭，特別是一種使用單一晶片完成超聲波發(fā)射和帶有放大輸出的超聲波接收的探頭，屬于超聲波檢測(cè)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的超聲檢測(cè)中一般采用激發(fā)和接收兩個(gè)換能器分別被安裝在檢測(cè)系統(tǒng)的輸入輸出端，激發(fā)和接收用兩個(gè)分離換能器或一個(gè)換能器帶兩個(gè)晶片來(lái)實(shí)現(xiàn)正、逆壓電效應(yīng)功能。但由于兩個(gè)晶片難以保證一致性，造成測(cè)試精度不高，使超聲無(wú)損檢測(cè)受到許多限制。同時(shí)由于壓電晶片的輸出信號(hào)很弱，在輸出到各種檢測(cè)儀器時(shí)都必需首先經(jīng)過(guò)放大器將信號(hào)放大，對(duì)于檢測(cè)儀器離探頭距離不遠(yuǎn)，它們之間的連接線(xiàn)不長(zhǎng)時(shí)是可以正常使用的，但如果探頭離檢測(cè)儀器的距離較遠(yuǎn)或探頭需要經(jīng)常移動(dòng)而必須使用較長(zhǎng)的導(dǎo)線(xiàn)連接，隨著導(dǎo)線(xiàn)的加長(zhǎng)，各種干擾信號(hào)就會(huì)更多的通過(guò)連接線(xiàn)而入放大器的輸入端，嚴(yán)重時(shí)，造成無(wú)法分辯出有效信號(hào)而使探測(cè)無(wú)法進(jìn)行。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是為了克服上述現(xiàn)有探頭的不足之處，設(shè)計(jì)一種使用同一個(gè)壓電晶片即可完成發(fā)射和接收放大的結(jié)構(gòu)合理、體積小、屏蔽性能好、測(cè)試精度高、抗干擾能力強(qiáng)和能遠(yuǎn)距離傳輸信號(hào)的收發(fā)同晶片并帶有放大輸出的超聲波探頭。
本實(shí)用新型的技術(shù)措施主要是在現(xiàn)有的包括有殼體、壓電晶片和信號(hào)輸出接頭組成的超聲波探頭的基礎(chǔ)上，在殼體內(nèi)安裝一個(gè)放大器和一個(gè)嵌位電路，所述壓電晶片的信號(hào)端用導(dǎo)線(xiàn)從殼體內(nèi)引出與超聲波脈沖信號(hào)發(fā)生器連接，壓電晶片的信號(hào)端還經(jīng)嵌位電路與放大器的輸入端連接，放大器的輸出端與信號(hào)輸出接頭連接，放大器的電源線(xiàn)從殼體內(nèi)引出。所述壓電晶片的信號(hào)端和放大器的電源線(xiàn)可分別用導(dǎo)線(xiàn)從殼體上鉆孔引出，也可與信號(hào)輸出接頭共用一個(gè)多芯插座從殼體內(nèi)引出。
本實(shí)用新型將目前用于發(fā)射和接收的兩個(gè)壓電晶片改為同一個(gè)晶片，有效的克服了使用兩個(gè)晶片所造成的測(cè)量精度不高等問(wèn)題，并將接收信號(hào)的放大器和嵌位電路與壓電晶片安裝在同一個(gè)幾乎密封的金屬殼體內(nèi)，它們之間的連線(xiàn)很短，所以屏蔽性能很好、噪音減至最低，經(jīng)放大后的信號(hào)便能經(jīng)過(guò)長(zhǎng)線(xiàn)傳輸?shù)綑z測(cè)儀器，具有結(jié)構(gòu)合理、體積小、抗干擾性能強(qiáng)、誤差小和測(cè)量精度高等優(yōu)點(diǎn)，適合超聲波檢測(cè)儀器的探頭廣泛使用。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖圖2是本實(shí)用新型的電路連接關(guān)系圖。
具體實(shí)施方式
參見(jiàn)附圖1，圖中的1是壓電晶片，2是殼體，3是放大器和嵌位電路，4是與脈沖信號(hào)發(fā)生器輸出端連接的引出線(xiàn)，5是信號(hào)輸出接頭，6是放大器的電源線(xiàn)，所述壓電晶片1的信號(hào)端用導(dǎo)線(xiàn)4從殼體2內(nèi)引出與超聲波脈沖信號(hào)發(fā)生器的輸出端連接，壓電晶片1的信號(hào)端還經(jīng)嵌位電路與放大器3的輸入端連接，放大器3的輸出端與信號(hào)輸出接頭5連接，放大器3的電源線(xiàn)6從殼體2內(nèi)引出。所述壓電晶片的信號(hào)端和放大器的電源線(xiàn)可分別用導(dǎo)線(xiàn)從殼體上鉆孔引出，也可與信號(hào)輸出接頭共用一個(gè)多芯插座從殼體內(nèi)引出。參見(jiàn)附圖2，圖中的B為壓電晶片，X1為輸出信號(hào)接頭，X2為壓電晶片的信號(hào)端，+VS表示正電源，-VS表示負(fù)電源，嵌位電路包括降壓電阻R1和嵌位二極管D1及D2，放大器包括兩個(gè)運(yùn)算放大器IC1和IC2、六個(gè)電阻R2-R7、六個(gè)電容C1-C6，其電路連接關(guān)系是壓電晶片B的信號(hào)端接X(jué)2和電阻R1，壓電晶片B的另一端接地，電阻R1的另一端與電阻R2和嵌位二極管D1正極及D2負(fù)極連接，D1負(fù)極和D2正極接地，電阻R2另一端與IC1的第2腳連接，IC1的第3腳經(jīng)R3接地，IC1的第1腳接地，IC1的第7腳和第8腳與正電源引入線(xiàn)+VS連接并經(jīng)電容C2接地，IC1的第4腳與負(fù)電源引入線(xiàn)-VS連接并經(jīng)電容C1接地，IC1的第5腳經(jīng)電容C3與IC1的第4腳連接，IC1的第6腳經(jīng)R4與IC1的第2腳連接，IC1的第6腳又經(jīng)R5與IC2的第2腳連接，IC2的第3腳經(jīng)R6接地，IC2的第1腳接地，IC2的第7腳和第8腳與正電源引入線(xiàn)+VS連接并經(jīng)電容C5接地，IC2的第4腳與負(fù)電源引入線(xiàn)-VS連接并經(jīng)電容C4接地，IC2的第5腳經(jīng)電容C6與IC2的第4腳連接，IC2的第6腳經(jīng)R7與IC2的第2腳連接，IC2的第6腳又與信號(hào)輸出接頭X1連接，信號(hào)輸出接頭X1的另一端接地。上述地線(xiàn)與殼體連接。調(diào)整R4與R2比值即可調(diào)整IC1的放大倍數(shù)，一般可設(shè)定為10倍，調(diào)整R7與R5比值即可調(diào)整IC2的放大倍數(shù)，可根據(jù)需要設(shè)定，范圍可為1-200倍，調(diào)整電容C3或C6的容量可調(diào)整IC1或IC2的工作頻帶寬度。為了減小體積，使放大器能夠直接裝入現(xiàn)有探頭的殼體內(nèi)，放大器中的IC1和IC2選用AD8021型貼片式低噪音高速集成運(yùn)算放大器，R1-R7選用貼片電阻，C1-C6選用貼片電容。工作時(shí)，接通放大器電源，由超聲波脈沖發(fā)生器間斷的向壓電晶片發(fā)出一個(gè)或一串脈沖，由壓電晶片將電脈沖轉(zhuǎn)換成超聲波射向被測(cè)物體，此時(shí)在壓電晶片上的脈沖電壓雖然很高，但因嵌位電路能將放大器輸入端的電壓嵌位在1V以下，所以不會(huì)影響放大器的正常工作，又由于計(jì)算機(jī)的控制對(duì)此時(shí)的放大器輸出信號(hào)作為無(wú)用信號(hào)棄之不用，而在一個(gè)或一串脈沖結(jié)束后與下一個(gè)或下一串脈沖發(fā)出前，由計(jì)算機(jī)控制將壓電晶片接收到的反射波轉(zhuǎn)換成的電信號(hào)作為有用信號(hào)進(jìn)行處理而完成一次檢測(cè)，使同一個(gè)壓電晶片可以在不同的時(shí)間內(nèi)分別作為發(fā)射探頭和接收探頭使用，實(shí)現(xiàn)了收發(fā)同晶片的目的。又因在同一個(gè)金屬殼體內(nèi)裝有放大器，能將接收到的微弱的信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)放大，使輸出的接收信號(hào)很強(qiáng)，有利于提高檢測(cè)精度和長(zhǎng)距離的傳輸信號(hào)，具有屏蔽性能好、結(jié)構(gòu)合理、體積小、抗干擾性能強(qiáng)、誤差小和測(cè)量精度高等優(yōu)點(diǎn)，適合超聲波檢測(cè)儀器的探頭廣泛使用。
權(quán)利要求1.一種收發(fā)同晶片并帶有放大輸出的超聲波探頭，包括殼體、壓電晶片和信號(hào)輸出接頭，其特征在于還包括有一個(gè)放大器和一個(gè)嵌位電路，所述壓電晶片的信號(hào)端用導(dǎo)線(xiàn)從殼體內(nèi)引出與超聲波脈沖信號(hào)發(fā)生器的輸出端連接，壓電晶片的信號(hào)端還經(jīng)嵌位電路與放大器的輸入端連接，放大器的輸出端與信號(hào)輸出接頭連接，放大器的電源線(xiàn)從殼體內(nèi)引出。
2.如權(quán)利要求1所述的收發(fā)同晶片并帶有放大輸出的超聲波探頭，其特征在于壓電晶片的信號(hào)端和放大器的電源線(xiàn)可分別用導(dǎo)線(xiàn)從殼體上鉆孔引出，也可與信號(hào)輸出接頭共用一個(gè)多芯插座從殼體內(nèi)引出。
3.如權(quán)利要求1或2所述的收發(fā)同晶片并帶有放大輸出的超聲波探頭，其特征在于嵌位電路包括降壓電阻R1和嵌位二極管D1及D2，放大器包括兩個(gè)運(yùn)算放大器IC1和IC2、六個(gè)電阻R2-R7、六個(gè)電容C1-C6，其電路連接關(guān)系是壓電晶片B的信號(hào)端接X(jué)2和電阻R1，壓電晶片B的另一端接地，電阻R1的另一端與電阻R2和嵌位二極管D1正極及D2負(fù)極連接，D1負(fù)極和D2正極接地，電阻R2另一端與IC1的第2腳連接，IC1的第3腳經(jīng)R3接地，IC1的第1腳接地，IC1的第7腳和第8腳與正電源引入線(xiàn)+VS連接并經(jīng)電容C2接地，IC1的第4腳與負(fù)電源引入線(xiàn)-VS連接并經(jīng)電容C1接地，IC1的第5腳經(jīng)電容C3與IC1的第4腳連接，IC1的第6腳經(jīng)R4與IC1的第2腳連接，IC1的第6腳又經(jīng)R5與IC2的第2腳連接，IC2的第3腳經(jīng)R6接地，IC2的第1腳接地，IC2的第7腳和第8腳與正電源引入線(xiàn)+VS連接并經(jīng)電容C5接地，IC2的第4腳與負(fù)電源引入線(xiàn)-VS連接并經(jīng)電容C4接地，IC2的第5腳經(jīng)電容C6與IC2的第4腳連接，IC2的第6腳經(jīng)R7與IC2的第2腳連接，IC2的第6腳又與信號(hào)輸出接頭X1連接，信號(hào)輸出接頭X1的另一端接地。
4.如權(quán)利要求3所述的收發(fā)同晶片并帶有放大輸出的超聲波探頭，其特征在于放大器中的IC1和IC2選用AD8021型貼片式低噪音高速集成運(yùn)算放大器，R1-R7選用貼片電阻，C1-C6選用貼片電容。
專(zhuān)利摘要一種收發(fā)同晶片并帶有放大輸出的超聲波探頭，其結(jié)構(gòu)主要是在現(xiàn)有的超聲波探頭的基礎(chǔ)上，在殼體內(nèi)安裝一個(gè)放大器和一個(gè)嵌位電路，所述壓電晶片的信號(hào)端用導(dǎo)線(xiàn)從殼體內(nèi)引出與超聲波脈沖信號(hào)發(fā)生器的輸出端連接，壓電晶片的信號(hào)端還經(jīng)嵌位電路與放大器的輸入端連接，放大器的輸出端與信號(hào)輸出接頭連接，放大器的電源線(xiàn)從殼體內(nèi)引出，在檢測(cè)儀器的控制下，將同一個(gè)壓電晶片在不同的時(shí)間內(nèi)分別作為發(fā)射探頭和接收探頭使用，并將接收信號(hào)的放大器和嵌位電路與壓電晶片安裝在同一個(gè)幾乎密封的金屬殼體內(nèi)，具有結(jié)構(gòu)合理、體積小、抗干擾性能強(qiáng)、誤差小和測(cè)量精度高等優(yōu)點(diǎn)，適合超聲波檢測(cè)儀器的探頭廣泛使用。
文檔編號(hào)G01N29/24GK2546875SQ0222105
公開(kāi)日2003年4月23日 申請(qǐng)日期2002年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月6日
發(fā)明者趙群, 宗遐齡, 郭建 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司石油勘探開(kāi)發(fā)研究院南京石油物探研究所