專利名稱：雙通道高低頻超聲波衰減信號檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超聲波檢測儀表，具體涉及一種用于在線粒度檢測的雙通道超聲 波衰減信號的檢測裝置。
背景技術(shù)：
超聲波在線粒度儀研制過程中發(fā)現(xiàn)超聲波在礦漿中傳播時，頻率不同的超聲波 對礦漿的濃度和粒度變化之間有著不同的相關(guān)關(guān)系；其中總會找到一個相對較低頻率的超 聲波信號只對礦漿濃度變化較為敏感而對礦漿粒度變化相對不敏感；同時也會找到一個相 對較高頻率的超聲波信號只對礦漿粒度變化較為敏感而對礦漿濃度變化相對不敏感的超 聲波信號；因而實現(xiàn)超聲波衰減原理的在線粒度檢測必須同時采用兩組頻率高低不同的超 聲波信號，所以實現(xiàn)在線礦漿粒度和濃度檢測必須選用兩對工作頻率相差很大的超聲波換 能器，并采用適合測量的裝置進行高頻、低頻的超聲波衰減信號的檢測。超聲波衰減信號 測量裝置必須具有較高的動態(tài)信號測量范圍(60dB)，同時還需具有較寬的頻率響應(yīng)范圍 (0.5MHz 10MHz)，必須具有較為準(zhǔn)確的超聲衰減測量精度(0. IdB)。國外同類產(chǎn)品采用 步進衰減器等方式進行插值查詢獲得超聲衰減信號，精度較差(1 2dB)，測量裝置體積較 大，信號動態(tài)范圍相對較小(50dB)，難以適應(yīng)國內(nèi)應(yīng)用現(xiàn)場工藝現(xiàn)狀。

發(fā)明內(nèi)容
針對以上問題，本發(fā)明提供一種同時實現(xiàn)兩路高低頻率相差較大的超聲波衰減信 號的實時檢測、信號動態(tài)范圍大及精度高的雙通道超聲波衰減信號檢測裝置。解決上述問題的具體技術(shù)措施是雙通道高低頻超聲波衰減信號檢測裝置，包括 兩對超聲波換能器，其特征是分別設(shè)置一個低頻發(fā)射超聲波換能器(1)與高頻發(fā)射超聲 波換能器(2)，對應(yīng)低頻發(fā)射超聲波換能器(1)與高頻發(fā)射超聲波換能器(2)設(shè)有0.5 2. 25MHz低頻超聲波接收換能器(3)與2. 25 IOMHz高頻超聲波接收換能器(4)，0. 5 2. 25MHz低頻超聲波接收換能器(3)與2. 25 IOMHz高頻超聲波接收換能器(4)信號輸出 至邏輯控制電路(5)，邏輯控制電路(5)分別連接低頻級聯(lián)放大電路(6)與高頻級聯(lián)放大電 路(7)，低頻級聯(lián)放大電路(6)與高頻級聯(lián)放大電路(7)連接交流調(diào)制電路(8)，交流調(diào)制 電路(8)連接CPU單元，CPU單元分別連接控制信號輸出端的邏輯控制電路(5)與發(fā)射電 路(9)，發(fā)射電路(9)連接低頻發(fā)射超聲波換能器(1)與高頻發(fā)射超聲波換能器(2)。接收來的由超聲波衰減信號轉(zhuǎn)換成的模擬電信號，送到接收電路，再由高隔離多 路信號傳輸控制器進行選通，來作為控制信號的開關(guān)，高低頻的信號并不是同時通過此控 制器，而是有一個很短的間隔時間，模擬信號通過高隔離多路信號傳輸?shù)娇刂破骱?，進入高 頻三極管，進行初步放大后，再送到對數(shù)放大器，進行對數(shù)轉(zhuǎn)換的一系列交流調(diào)制，此時的 模擬電信號已經(jīng)被轉(zhuǎn)變成為數(shù)字信號，又進行了相應(yīng)的放大作為輸出，送到CPU內(nèi)部，在其 內(nèi)部進行相應(yīng)的A/D變換和采集，采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過處理，從而獲得實時的礦漿濃度和粒 度{曰息。
本發(fā)明的有益效果是在于能實時地、直接地完成高低頻率差異較大的超聲波衰 減信號的高精度檢測，且信號動態(tài)檢測范圍較大；另外，具有自動控制15dB或30dB衰減電 路，超聲衰減信號檢測精度不低于0. ldB，超聲衰減信號檢測具有94dB動態(tài)范圍。


圖1是雙通道超聲波衰減信號檢測裝置的系統(tǒng)框圖；圖2是雙通道超聲波衰減信號檢測裝置的電路原理圖。
具體實施例方式結(jié)合附圖具體說明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)及檢測方法。一種雙通道超聲波衰減信號檢測裝置，如圖1所示，原理為CPU單元控制發(fā)射電 路9，發(fā)射電路9為已有技術(shù)，即一種高頻超聲信號發(fā)生器，由發(fā)射換能器發(fā)射脈沖，再由接 收換能器接收，衰減信號送到接收電路，進行相關(guān)的數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)處理之后，送到CPU單 元進行判斷，判斷數(shù)據(jù)是否符合使用要求，若不符合使用要求，CPU單元會再次控制發(fā)射電 路，重復(fù)同一動作。具體的工作過程為CPU單元分時控制發(fā)射電路9產(chǎn)生驅(qū)動超聲波傳 感器的驅(qū)動信號，該驅(qū)動信號為一個連續(xù)的脈沖序列，此脈沖序列有相應(yīng)的頻率值，經(jīng)調(diào)制 成為較短的脈沖串，再經(jīng)放大去驅(qū)動發(fā)射端的傳感器，此發(fā)射脈沖傳輸至低頻發(fā)射超聲波 換能器1與高頻發(fā)射超聲波換能器2，超聲波信號透過待測礦漿后的衰減信號由接收端的 0. 5 2. 25MHz低頻超聲波接收換能器3與2. 25 IOMHz高頻超聲波接收換能器4進行 接收，高頻超聲波接收換能器4接收到高頻超聲波衰減信號由邏輯電路5控制分時送入級 聯(lián)放大電路6和7進行信號處理，然后進入以對數(shù)放大器為核心的交流調(diào)制電路8進行調(diào) 制，轉(zhuǎn)換成可以進行A/D采樣的高頻直流信號，AD采樣電路在CPU單元控制下進行數(shù)字采 樣。通常工作狀態(tài)下，CPU單元控制先對高頻通道接收到的超聲波衰減信號進行測量，對測 得的數(shù)據(jù)進行分析，如果測得的數(shù)據(jù)超出上限，則邏輯單元5控制交流信號調(diào)制電路8衰減 15dB，同時控制高頻發(fā)射超聲波換能器再次發(fā)射，然后對接收到的高頻超聲波衰減信號進 行測量，如果測得的數(shù)據(jù)仍然超出上限，則邏輯單元5控制交流信號調(diào)制電路8衰減30dB 并再次重復(fù)發(fā)射和接收過程進行超聲波衰減信號測量；高頻通道測量完畢，間隔定制時間 對低頻通道的超聲波衰減信號進行測量，低頻通道超聲波衰減信號測量過程與高頻通道超 聲波衰減信號測量過程一致。CPU單元分時獲得這兩個通道的超聲波衰減值后，經(jīng)過處理獲 得實時的礦漿濃度和粒度。為降低外界干擾，在裝置上設(shè)有信號屏蔽裝置，用于封閉邏輯控制電路5，級聯(lián)放 大電路6、7，交流信號調(diào)制電路8，信號屏蔽裝置是用銅殼制成的屏蔽殼，其上有兩組開孔， 其中一組用于安裝BNC插座，另一組用于校準(zhǔn)對數(shù)放大器，銅殼與屏蔽電路板焊接成封閉 的空間，銅殼外部進行噴漆防銹處理。參考圖2所示電路工作過程與上述是一致的，其展示了本文所涉及的衰減信號的 檢測。其接腳關(guān)系為發(fā)射換能器1、2和接收換能器3、4安裝在一個測量裝置中，發(fā)射換能 器1、2過信號線和發(fā)射電路連接，而發(fā)射電路和CPU單元連接，接收換能器3、4和接收電路 的BNCHP、BNCLP連接，BNCHP, BNCLP連接到MAX4545，MAX4545連接到三極管9014，三極管 9014連接到AD8307，AD8307再連接到AD8031上，AD8031再與CPU單元連接，而CPU單元與此同時還與發(fā)射電路和MAX4545連接。工作原理為CPU單元控制發(fā)射電路發(fā)射脈沖，再由 接收換能器3、4接收，接收換能器3、4將接收到的超聲波衰減信號送到電路中的BNCHP (高 頻)和BNCLP (低頻)后，由以MAX4545為核心選通器件的邏輯單元5分時將高頻超聲波衰 減信號送入以低頻、低噪聲前置放大的三極管為核心的級聯(lián)放大電路6、7，放大后的模擬信 號進入以對數(shù)放大器為核心的交流信號調(diào)制電路8，獲得高頻直流信號包絡(luò)，該信號由CPU 單元控制A/D轉(zhuǎn)換器進行采集。通常工作狀態(tài)下，CPU單元控制先對高頻通道接收到的超聲 波衰減信號進行測量，對測得的數(shù)據(jù)進行分析，如果測得的數(shù)據(jù)超出上限，則邏輯單元5控 制交流信號調(diào)制電路8衰減15dB，同時控制高頻發(fā)射超聲波換能器再次發(fā)射，然后對接收 到的高頻超聲波衰減信號進行測量，如果測得的數(shù)據(jù)仍然超出上限，則邏輯單元5控制交 流信號調(diào)制電路8衰減30dB并再次重復(fù)發(fā)射和接收過程進行超聲波衰減信號測量；高頻通 道測量完畢，間隔定制時間對低頻通道的超聲波衰減信號進行測量，低頻通道超聲波衰減 信號測量過程與高頻通道超聲波衰減信號測量過程一致。CPU單元分時獲得這兩個通道的 超聲波衰減值后，數(shù)據(jù)經(jīng)過處理獲得實時的礦漿濃度和粒度。
權(quán)利要求
一種雙通道高低頻超聲波衰減信號檢測裝置，包括兩對超聲波換能器，其特征是分別設(shè)置一個低頻發(fā)射超聲波換能器(1)與高頻發(fā)射超聲波換能器(2)，對應(yīng)低頻發(fā)射超聲波換能器(1)與高頻發(fā)射超聲波換能器(2)設(shè)有0.5～2.25MHz的低頻超聲波接收換能器(3)與2.25～10MHz的高頻超聲波接收換能器(4)，0.5～2.25MHz低頻超聲波接收換能器(3)與2.25～10MHz高頻超聲波接收換能器(4)信號輸出至邏輯控制電路(5)，邏輯控制電路(5)分別連接低頻級聯(lián)放大電路(6)與高頻級聯(lián)放大電路(7)，低頻級聯(lián)放大電路(6)與高頻級聯(lián)放大電路(7)連接交流調(diào)制電路(8)，交流調(diào)制電路(8)連接CPU單元，CPU單元分別連接控制信號輸出端的邏輯控制電路(5)與發(fā)射電路(9)發(fā)射電路(9)連接低頻發(fā)射超聲波換能器(1)與高頻發(fā)射超聲波換能器(2)。
全文摘要
本發(fā)明是一種雙通道的超聲波衰減信號檢測裝置，該裝置兩路接收用超聲波換能器接收到的超聲衰減信號通過邏輯控制電路，級聯(lián)放大電路，交流調(diào)制電路轉(zhuǎn)換成A/D轉(zhuǎn)換器可進行采集的直流電信號；該裝置具有超聲衰減信號檢測精度不低于0.1dB，超聲衰減信號檢測具有94dB動態(tài)范圍的能力，從而提高對超聲波在線粒度儀的礦漿濃度、粒度的檢測精度。
文檔編號G01N15/02GK101915719SQ201010230960
公開日2010年12月15日 申請日期2010年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月20日
發(fā)明者崔祜林, 李少華, 李明東, 楊健, 熊向前, 王永全, 白純, 白羽, 趙巖, 黃永剛 申請人:丹東東方測控技術(shù)有限公司