本發(fā)明涉及一種信號(hào)激勵(lì)、控制、接收、調(diào)理和通信系統(tǒng)，尤其是涉及超聲波信號(hào)激勵(lì)、控制、接收、調(diào)理和通信系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前無損檢測(cè)技術(shù)是工業(yè)發(fā)展中必不可少的技術(shù)和有效工具，在一定程度上反映一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)展的水平，其重要性已得到公認(rèn)。超聲波檢測(cè)技術(shù)作為無損檢測(cè)技術(shù)的一部分，其應(yīng)用前景越來越廣泛。超聲波作為無損檢測(cè)技術(shù)的信號(hào)源，超聲波的激勵(lì)、控制、接收和調(diào)理和通信等技術(shù)的研究顯得尤其突出和重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了適應(yīng)各種超聲無損檢測(cè)的需要，本發(fā)明提出了一種超聲波信號(hào)激勵(lì)、控制、接收、調(diào)理和通信系統(tǒng)，綜合應(yīng)用底層嵌入式系統(tǒng)、fpga技術(shù)、高壓脈沖激勵(lì)技術(shù)、信號(hào)放大技術(shù)、信號(hào)濾波技術(shù)和通信系統(tǒng)，改善了超聲波激勵(lì)和超聲回波信號(hào)調(diào)理，實(shí)現(xiàn)了觸發(fā)頻率可調(diào)、觸發(fā)方式可調(diào)、脈沖延時(shí)和脈寬可調(diào)、增益可調(diào)和超聲探頭自適應(yīng)的高性能超聲波信號(hào)激勵(lì)、控制、接收、調(diào)理和通信系統(tǒng)，該超聲波信號(hào)激勵(lì)、控制、接收、調(diào)理和通信系統(tǒng)可作為獨(dú)立的模塊應(yīng)用于超聲波探傷和超聲波殘余應(yīng)力測(cè)量。

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述功能，采用的技術(shù)方案是：

包括信號(hào)發(fā)射電路、信號(hào)調(diào)理電路、通信模塊和電源電路，信號(hào)發(fā)射電路用于超聲波信號(hào)發(fā)射激勵(lì)和激勵(lì)控制，信號(hào)調(diào)理電路用于超聲波信號(hào)接收和調(diào)理，通信模塊連接在上位機(jī)分別信號(hào)發(fā)射電路和信號(hào)調(diào)理電路之間進(jìn)行串口通信，電源電路分別連接到信號(hào)發(fā)射電路和信號(hào)調(diào)理電路進(jìn)行供電。

所述的信號(hào)發(fā)射電路具體是包括信號(hào)發(fā)射主控制模塊、方波脈沖控制模塊、高壓脈沖激勵(lì)模塊、發(fā)射阻抗匹配模塊和超聲信號(hào)發(fā)射探頭，方波脈沖控制模塊包括脈沖延伸模塊和脈寬控制模塊，方波脈沖控制模塊、高壓脈沖激勵(lì)模塊、發(fā)射阻抗匹配模塊和超聲信號(hào)發(fā)射探頭依次連接：

包括用于控制和處理產(chǎn)生激勵(lì)超聲波信號(hào)發(fā)射的信號(hào)發(fā)射主控制模塊，信號(hào)發(fā)射主控制模塊分別與方波脈沖控制模塊、高壓脈沖激勵(lì)模塊、發(fā)射阻抗匹配模塊連接，分別發(fā)送控制信號(hào)到方波脈沖控制模塊、高壓脈沖激勵(lì)模塊和發(fā)射阻抗匹配模塊對(duì)各個(gè)模塊工作進(jìn)行控制；

包括用于接收來自信號(hào)發(fā)射主控制模塊的方波脈沖觸發(fā)信號(hào)而產(chǎn)生方波脈沖信號(hào)并控制方波脈沖信號(hào)延時(shí)和脈沖寬度的方波脈沖控制模塊；

包括用于接收來自方波脈沖控制模塊的方波脈沖信號(hào)并調(diào)制產(chǎn)生高壓激勵(lì)脈沖信號(hào)的高壓脈沖激勵(lì)模塊；

包括用于接收來自高壓脈沖激勵(lì)模塊的高壓激勵(lì)脈沖信號(hào)并與超聲信號(hào)接收探頭阻抗匹配產(chǎn)生阻抗匹配后信號(hào)的發(fā)射阻抗匹配模塊；

包括用于接收來自發(fā)射阻抗匹配模塊的阻抗匹配后信號(hào)并產(chǎn)生超聲發(fā)射信號(hào)的超聲信號(hào)發(fā)射探頭；

所述的信號(hào)調(diào)理電路具體是包括信號(hào)調(diào)理主控制模塊、預(yù)放大及衰減模塊、接收阻抗匹配模塊、高通濾波控制模塊、程控二級(jí)放大模塊和超聲信號(hào)接收探頭，預(yù)放大及衰減模塊、接收阻抗匹配模塊、高通濾波控制模塊、程控二級(jí)放大模塊和超聲信號(hào)接收探頭依次連接：

包括用于接收超聲回波信號(hào)的超聲信號(hào)接收探頭；

包括用于接收來自超聲信號(hào)接收探頭的超聲回波信號(hào)并與超聲信號(hào)接收探頭阻抗匹配產(chǎn)生阻抗匹配后信號(hào)的接收阻抗匹配模塊；

包括用于將超聲回波信號(hào)進(jìn)行放大和衰減的預(yù)放大及衰減模塊；

包括用于接收來自預(yù)放大及衰減模塊的超聲回波信號(hào)并進(jìn)行濾波的高通濾波控制模塊；

包括用于接收來自高通濾波控制模塊的超聲回波信號(hào)并進(jìn)行增益調(diào)節(jié)的程控二級(jí)放大模塊；

包括用于接收和處理超聲波回波信號(hào)的信號(hào)調(diào)理主控制模塊，信號(hào)調(diào)理主控制模塊分別與預(yù)放大及衰減模塊、接收阻抗匹配模塊、高通濾波控制模塊、程控二級(jí)放大模塊連接，分別發(fā)送控制信號(hào)到預(yù)放大及衰減模塊、接收阻抗匹配模塊、高通濾波控制模塊、程控二級(jí)放大模塊對(duì)各個(gè)模塊工作進(jìn)行控制；

所述的通信模塊具體是：

包括用于連接在信號(hào)發(fā)射電路的信號(hào)發(fā)射主控制模塊和上位機(jī)之間進(jìn)行通信連接的發(fā)射通信電路；

包括用于連接在信號(hào)調(diào)理電路的信號(hào)調(diào)理主控制模塊和上位機(jī)之間進(jìn)行通信連接的調(diào)理通信電路。

還包括用于為信號(hào)發(fā)射主控制模塊、方波脈沖控制模塊、高壓脈沖激勵(lì)模塊、阻抗匹配模塊、信號(hào)調(diào)理主控制模塊、接收阻抗匹配模塊、預(yù)放大及衰減模塊、高通濾波控制模塊、程控二級(jí)放大模塊和通信模塊等上述各個(gè)模塊供電的電源電路。

所述的電源電路包括+3.3v電壓輸出電路、+7v電壓輸出電路、-7v電壓輸出電路、+5vin電壓輸出電路、+12vin電壓輸出電路和-12vin電壓輸出電路。

所述的+3.3v電壓輸出電路包括：電源管理芯片u300的shdn腳和in腳連接后分別與電感l(wèi)301和電容c315的一端相連，電感l(wèi)301的另一端分別接+5vin輸入電壓和電容c314，電容c314的另一端接地，電容c315的另一端接地，電源管理芯片u300的gnd腳和tap腳接地，電源管理芯片u300的out腳分別與電阻r306、電容c313和電感l(wèi)300的一端相連，電阻r306的另一端分別與adj腳和電阻r307相連，電阻r307和電容c312的另一端接地，電感l(wèi)300的另一端分別與電容c313另一端和電容c300一端相連后輸出3.3v電壓，電容c313和電容c300的另一端接地。

所述的+7v電壓輸出電路包括：電源管理芯片u301的shdn腳和in腳連接后與+12vin輸入電壓和電容c323相連，電感l(wèi)323的另一端接地，gnd腳和tap腳接地，電源管理芯片u301的out腳分別與電阻r308、電容c321和電感l(wèi)306一端相連，電阻r308的另一端分別與電源管理芯片u301的adj腳和電阻r309的一端相連，電阻r309和電容c321另一端接地，電感l(wèi)306的另一端分別與電容c322、電容c307、電容c305和電感l(wèi)308一端相連，電容c322、電容c307和電容c305的另一端接地，電感l(wèi)308的另一端分別與電容c327和電容c306一端相連并輸出+7v電壓，電容c327和電容c306的另一端接地。

所述的-7v電壓輸出電路包括：電源管理芯片u302的gnd腳接地，fb腳經(jīng)電阻r312與vout腳連接，fb腳經(jīng)電阻r311后接地，ref腳經(jīng)電阻r310接地，vin腳和tap腳與-12vin輸入電壓相連，tap腳經(jīng)電容c325接地，vout腳經(jīng)電阻r301和電容c324接地，電阻r301和電容c324串聯(lián)后的兩端與電感l(wèi)307和電容c326串聯(lián)后的兩端并聯(lián)，電容c326和電容c308并聯(lián)，電感l(wèi)307和電容c326之間引出端口分別與電感l(wèi)309和電容c309的一端連接，電容c309另一端接地，電感l(wèi)309另一端分別與電容c328和電容c310一端連接并輸出-7v電壓，電容c328和電容c310另一端接地。

所述的+5vin電壓輸出電路包括：輸出+5vin電壓端分別與電容c301、電容c316和電感l(wèi)302一端相連，電容c301和電容c316的另一端接地，電感l(wèi)302的另一端分別與電容c302、電容c317和電感l(wèi)303一端相連，電容c302和電容c317壓的另一端接地，電感l(wèi)303的另一端分別與電容c311一端和外部+5v電壓相連，電容c311的另一端接地。

所述的+12vin電壓輸出電路包括：輸出+12vin電壓端分別與電容c319、電容c304和電感l(wèi)305一端相連，電容c319和電容c304的另一端接地，電感l(wèi)305的另一端分別與電容c303、電容c318和電感l(wèi)304一端相連，電容c303和電容c318壓的另一端接地，電感l(wèi)304的另一端分別與電容c320一端和外部+12v電壓相連，電容c320的另一端接地。

所述的-12vin電壓輸出電路包括：輸出-12vin電壓端分別與電容c322和電感l(wèi)310一端相連，電容c322的另一端接地，電感l(wèi)310的另一端分別與電容c329、電容c330和電感l(wèi)311一端相連，電容c329和電容c330的另一端接地，電感l(wèi)311的另一端分別與電容c333一端和外部-12v電壓相連，電容c333的另一端接地。

所述的發(fā)射通信電路包括連接到上位機(jī)的通信芯片u100，通信芯片u100的vcc腳與di2腳通過電容c181相連，di2、ed、er、gnd腳相連后接地，do1腳和腳與信號(hào)發(fā)射主控制模塊相連，r11腳與電阻r100一端相連，電阻r100的另一端分別與電阻r101和電阻r102一端相連，電阻r101的另一端接地，電阻r102的另一端與腳相連。

所述的調(diào)理通信電路包括連接到上位機(jī)的通信芯片ic1t，通信芯片ic1t的vcc腳與di2腳通過電容c1t相連，di2、ed、er、gnd腳相連后接地，do1腳和腳與信號(hào)調(diào)理主控制模塊相連，r11腳與電阻r2t一端相連，電阻r2t的另一端分別與電阻r3t和電阻r4t一端相連，電阻r3t的另一端接地，電阻r4t的另一端與腳相連。

所述的信號(hào)發(fā)射主控制模塊包括芯片ic2ta和芯片xit，芯片ic2ta的脈沖發(fā)射io腳與電阻r5t一端相連，電阻r5t的另一端輸出方波脈沖觸發(fā)信號(hào)，3v3io1腳、3v3int腳和3v3io2腳接+3.3v電壓，io/gclk1腳與電阻r8t一端相連，電阻r8t的另一端與芯片xit的clk腳相連，芯片xit的en腳接+3.3v電壓，芯片xit的gnd腳接地，芯片xit的vcc腳分別經(jīng)電容c4t、c5t、c6t一端和+3.3v電壓相連，電容c4t、c5t和c6t的另一端接地。

所述的方波脈沖控制模塊包括脈沖延時(shí)芯片ic4t、脈沖寬度控制芯片ic5t、芯片ic6t和反向升壓器ic7t：芯片ic4t的trig腳接方波脈沖觸發(fā)信號(hào)，芯片ic4t的res和gnd腳接地，芯片ic4t的p0～p11腳與信號(hào)發(fā)射主控制模塊相連，芯片ic4t的ae和vdd腳與+5v電壓相連，vdd腳與電容c39t和電容c41t一端相連，電容c39t和電容c41t的另一端接地，芯片ic4t的outb腳與芯片ic5t的trig腳相連；芯片ic5t的res和gnd腳接地，芯片ic5t的p0～p11腳與信號(hào)發(fā)射主控制模塊相連，ae和vdd腳與+5v電壓相連，芯片ic5t的vdd腳與電容c42t和電容c44t一端相連，電容c42t和電容c44t的另一端接地，芯片ic5t的out腳與芯片ic6t的4腳和5腳相連；芯片ic6t的14腳分別接+5v電壓和電容c38t一端，電容c38t的另一端接地，芯片ic6t的6腳與電阻r30t一端相連，電阻r30t的另一端與反向升壓器ic7t的1腳相連，反向升壓器ic7t的5腳與電容c47t一端相連，電容c47t的另一端與可調(diào)電阻r32t一固定端和電阻r33t一端相連，可調(diào)電阻r32t的滑動(dòng)端與電阻r31t一端相連，可調(diào)電阻r32t另一固定端和電阻r33t另一端一起與電阻r34t一端相連，電阻r31t另一端輸出方波脈沖信號(hào)，電阻r34t的另一端接地，反向升壓器ic7t的6腳分別與電容c81t、c82t、c83t、c45t、c46t和電感l(wèi)16t一端相連，電容c81t、c82t、c83t、c45t和c46t的另一端接地，電感l(wèi)16t的另一端接+12v電壓。

所述的高壓脈沖激勵(lì)模塊包括電源芯片poewr1t和開關(guān)k2t：方波脈沖信號(hào)(輸入信號(hào))分別與三極管v10t和三極管v18t的基極相連，三極管v18t的發(fā)射極分別與電感l(wèi)11t、電容c88t、電容c89t和電容c90t一端連接，電感l(wèi)11t的另一端接-12v電壓，電容c88t、c89t和c90t的另一端接地，三極管v18t的集電極分別與電阻r54t一端和三極管v10t的發(fā)射極相連，電阻r54t另一端分別與電阻r58t一端和mos管v14t的柵極相連，r58t的另一端接地，mos管v14t的源極與電阻r62t一端相連，電阻r62t的另一端接地，mos管v14t的漏極與電容c118t和c119t一端相連，電容c118t和c119t的另一端與電阻r90t和二極管v22t一端相連，電阻r90t和二極管v22t的另一端接地，mos管v14t的漏極作為輸出信號(hào)并與二極管v9t的正極和mos管v7t的源極相連，二極管v9t的負(fù)極與三極管v8t的發(fā)射極相連，三極管v8t的基極分別與電阻r6t、電阻r52t、電容c59t～c63t、電阻r51t的一端和mos管的柵極相連，三極管v8t的集電極以及電阻r6t、r52t、電容c59t～c63t的另一端接地，電阻r51t的另一端與電阻r44t一端相連，電阻r44t的另一端與電阻r41t一端相連，電阻r41t的另一端分別與電容c33t、c49t、c48t、c52t、c51t的一端和穩(wěn)壓管v2t的負(fù)極、電源芯片poewr1t的3腳相連。

電源芯片poewr1t的4腳分別與電容c33t、c49t、c48t、c52t和c51t的另一端相連，芯片poewr1t的1腳通過電容c18t與2腳相連，poewr1t的2腳接+24v電壓，穩(wěn)壓管v2t的正極分別與電阻r42t、r43t、r44t的一端和mos管v7t的漏極相連，電阻r39t、r42t、r43t和r44t的另一端與電容c55t一端相連，電容c55t的另一端與穩(wěn)壓管v5t的正極、電阻r38t和電阻r40t的一端相連，穩(wěn)壓管v5t的負(fù)極分別與二極管v6t的負(fù)極、電阻r48t、電容c64t和c58t相連，二極管v6t的正極與電容c64t和c58t的另一端連接，電阻r48t的另一端分別與電感l(wèi)17t、電容c126t、c127t和c128t一端相連，電容c126t、c127t和c128t的另一端接地，電感l(wèi)17t的另一端接+12v電壓，電阻r38t和電阻r40t的另一端接電阻r46t一端和穩(wěn)壓管v3t的負(fù)極，電阻r46t的另一端接地，穩(wěn)壓管v3t的正極接二極管v1t的負(fù)極、二極管v4t的正極和電阻r47t一端，電阻r47t的另一端接地，二極管v1t的正極和二極管v4t的負(fù)極接開關(guān)k2t的1腳并作高壓激勵(lì)脈沖輸出，開關(guān)k2t的3腳接+12v電壓，開關(guān)k2t的5腳接mos管q2t的漏極，開關(guān)k2t的7腳接端子x9，mos管q2t的柵極通過電阻r50t與信號(hào)發(fā)射主控制模塊相連，q2t的源極接地后通過電容c57t與其自身柵極相連。

所述的發(fā)射阻抗匹配模塊包括mos管q3t～q6t和開關(guān)k3t～k6t：mos管q3t的柵極通過電阻r71t與信號(hào)發(fā)射主控制模塊相連，mos管q3t的源極通過電容c70t與其自身柵極相連，mos管q3t的漏極與開關(guān)k3t的5腳相連，開關(guān)k3t的3腳接+12v電壓；開關(guān)k3t的1腳與開關(guān)k4t的1腳相連，mos管q4t的柵極通過電阻r72t與信號(hào)發(fā)射主控制模塊相連，mos管q4t的源極通過電容c71t與其自身柵極相連，mos管q4t的漏極與開關(guān)k4t的5腳相連；開關(guān)k4t的3腳接+12v電壓，開關(guān)k4t的7腳與開關(guān)k5t的1腳相連，mos管q5t的柵極通過電阻r73t與信號(hào)發(fā)射主控制模塊相連，mos管q5t的源極通過電容c72t與其自身柵極相連，mos管q5t的漏極與開關(guān)k5t的5腳相連；開關(guān)k5t的3腳接+12v電壓，開關(guān)k5t的7腳與開關(guān)k6t的7腳相連，mos管q6t的柵極通過電阻r74t與信號(hào)發(fā)射主控制模塊相連，mos管q6t的源極通過電容c73t與其自身柵極相連，mos管q6t的漏極與開關(guān)k6t的5腳相連，開關(guān)k6t的3腳接+12v電壓，開關(guān)k6t的1腳輸出與超聲波發(fā)射探頭阻抗匹配的高壓脈沖激勵(lì)信號(hào)。

所述的信號(hào)調(diào)理主控制模塊包括芯片u101和芯片y100，芯片u101的io/gclk0腳與電阻r108一端相連，電阻r108的另一端與芯片y100的clk腳相連，芯片y100的en腳接+3.3v電壓，芯片y100的gnd腳接地，芯片y100的vcc腳分別與電容c136、c137、c138的一端和+3.3v電壓相連，電容c136、c137和c138的另一端接地。

所述的接收阻抗匹配模塊包括mos管q707、q700～q702和開關(guān)k707、k700～k702：mos管q707的柵極通過電阻r707與信號(hào)調(diào)理主控制模塊相連，mos管q707的源極通過電容c707與其自身柵極相連，mos管q707的漏極與開關(guān)k707的5腳相連，開關(guān)k707的3腳接+12v電壓，開關(guān)k707的1腳與超聲波接收信號(hào)端相連，開關(guān)k707的7腳輸出阻抗匹配后信號(hào)，mos管q700的柵極通過電阻r700與信號(hào)調(diào)理主控制模塊相連，mos管q700的源極通過電容c700與其自身柵極相連，mos管q700的漏極與開關(guān)k700的5腳相連，開關(guān)k700的3腳接+12v電壓，開關(guān)k700的7輸出阻抗匹配后信號(hào)，開關(guān)k700的1腳與開關(guān)k701的1腳相連，mos管q701的柵極通過電阻r701與信號(hào)調(diào)理主控制模塊相連，mos管q701的源極通過電容c701與其自身柵極相連，mos管q701的漏極與k701的5腳相連，開關(guān)k701的3腳接+12v電壓，開關(guān)k701的7腳與開關(guān)k702的7腳相連，mos管q702的柵極通過電阻r702與信號(hào)發(fā)射主控制模塊相連，mos管q702的源極通過電容c702與其自身柵極相連，mos管q702的漏極與開關(guān)k702的5腳相連，開關(guān)k702的3腳接+12v電壓，開關(guān)k702的1腳輸出與15歐姆電阻相連后接地。

所述的預(yù)放大及衰減模塊包括芯片u402～u404：阻抗匹配后信號(hào)(輸入信號(hào))接到電阻r423、r409和r417一端，電阻r423另一端與電阻r424串聯(lián)后接電阻r402和穩(wěn)壓管u405的3腳，電阻r409另一端與電阻r410串聯(lián)后接電阻r407和穩(wěn)壓管u406的3腳，電阻r417另一端與電阻r418串聯(lián)后接電阻r415和穩(wěn)壓管u407的3腳，穩(wěn)壓管u405的3腳通過電阻r403與芯片u402的+in腳相連，穩(wěn)壓管u406的3腳與芯片u403的-in腳相連，穩(wěn)壓管u407的3腳與芯片u404的-in腳相連。

芯片u402的fb腳和-in腳之間并聯(lián)電阻r401和電容c400，芯片u402的-in腳分別經(jīng)電阻r400和電容c401后接地，芯片u402的-5v腳分別經(jīng)電容c422和c404后接地，芯片u402的gnd腳接地，芯片u402的+5v腳分別經(jīng)電容c421和c402后接地，芯片u402的vout腳通過電阻r404與繼電器k400的10腳相連，芯片u402的cc腳分別經(jīng)電阻r405和電容c403后再串聯(lián)電容c405后接地，繼電器k400的1、4、6和9腳接地，繼電器k400的2腳與二極管d400的1腳和mos管q400的漏極相連，二極管d400的3腳與繼電器k400的3腳相連，mos管q400的源極接地，mos管q400的柵極與電阻r406和電容c406相連，電阻r406的另一端與信號(hào)調(diào)理主控制模塊相連，電容c406的另一端接地，繼電器k400的5腳輸出放大或衰減信號(hào)。

芯片u403的fb腳分別經(jīng)電阻r408和電容c407后與-in腳相連，芯片u403的+in腳分別經(jīng)電容c424、c410和電阻r412后接地，芯片u403的gnd腳接地，芯片u403的+5v腳分別經(jīng)電容c423和c408后接地，芯片u403的vout腳通過電阻r411與繼電器k401的10腳相連，芯片u403的cc腳分別經(jīng)電阻r413和電容c409后再串聯(lián)電容c411后接地，繼電器k401的1、4、6和9腳接地，繼電器k401的2腳與二極管d401的1腳和mos管q401的漏極相連，二極管d401的3腳與繼電器k401的3腳相連，mos管q401的源極接地，mos管q401的柵極分別與電阻r414和電容c412一端相連，電阻r414的另一端與信號(hào)調(diào)理主控制模塊相連，電容c412的另一端接地，繼電器k401的5腳輸出放大或衰減信號(hào)。

芯片u404的fb腳分別經(jīng)電阻r416和電容c413后與-in腳相連，芯片u404的+in腳分別經(jīng)電容c416、c426和電阻r420后接地，芯片u404的gnd腳接地，芯片u404的+5v腳分別經(jīng)電容c425和c414后接地，芯片u404的vout腳通過電阻r419與繼電器k402的10腳相連，芯片u404的cc腳分別經(jīng)電阻r421和電容c415后再串聯(lián)電容c417后接地，繼電器k402的1、4、6和9腳接地，繼電器k402的2腳與二極管d402的1腳和mos管q402的漏極相連，二極管d402的3腳與繼電器k402的3腳相連，mos管q402的源極接地，mos管q402的柵極分別與電阻r422和電容c418一端相連，電阻r422的另一端與信號(hào)調(diào)理主控制模塊相連，電容c418的另一端接地，繼電器k402的5腳輸出放大或衰減信號(hào)。

所述的高通濾波控制模塊包括繼電器k600～繼電器k602，所述預(yù)放大及衰減模塊的輸出信號(hào)分別接繼電器k600的10腳以及電容c601、c602、c604和c605一端，電容c601和c602的另一端接繼電器k601的10腳，電容c604和c605的另一端接繼電器k602的10腳。繼電器k600的1、4、6和9腳接地，繼電器k600的2腳分別接二極管d600的1腳和mos管q600的漏極，二極管d600的3腳接繼電器k600的3腳，mos管q600的源極接地，mos管q600的柵極與電容c600和電阻r600一端相連，電容c600的另一端接地，電阻r600的另一端與信號(hào)調(diào)理主控制模塊相連；繼電器k601的1、4、6和9腳接地，繼電器k601的2腳分別接二極管d601的1腳和mos管q601的漏極，二極管d601的3腳接k601的3腳，mos管q601的源極接地，mos管q601的柵極與電容c603和電阻r601一端相連，電容c603的另一端接地，電阻r601的另一端與信號(hào)調(diào)理主控制模塊相連；繼電器k602的1、4、6和9腳接地，繼電器k602的2腳分別接二極管d602的1腳和mos管q602的漏極，二極管d602的3腳接k602的3腳，mos管q602的源極接地，mos管q602的柵極與電容c606和電阻r602一端相連，電容c606的另一端接地，電阻r602的另一端與信號(hào)調(diào)理主控制模塊相連；繼電器k600、繼電器k601和繼電器k602的5腳經(jīng)電阻r606接地，并作為高通濾波控制模塊的輸出端輸出到差分轉(zhuǎn)換器中，經(jīng)差分轉(zhuǎn)換器將高通濾波后的單端信號(hào)轉(zhuǎn)換為兩路差分信號(hào)。

所述的程控二級(jí)放大電路包括芯片u210、芯片u211和芯片u208：由高通濾波控制模塊發(fā)送過來的負(fù)差分信號(hào)sig_isolated_b-通過電阻r210后與鉗位二極管u214的3腳相連，鉗位二極管u214的3腳與芯片u210的16腳相連，由高通濾波控制模塊發(fā)送過來的正差分信號(hào)sig_isolated_b+通過電阻r211后與鉗位二極管u214的1腳和2腳相連，鉗位二極管u214的1腳與芯片u210的1腳相連；芯片u210的2、8、10、15和17腳接地，芯片u210的3腳和4腳通過電容c216接地，芯片u210的6腳通過電容c220接地，芯片u210的7腳通過電容c218接地，芯片u210的8腳串聯(lián)電阻r204和電容c251后與鉗位二極管u215的1和2腳相連，芯片u210的9腳通過電阻r200和電容c248后與鉗位二極管u215的3腳相連，芯片u210的11腳通過電容c204接地，芯片u210的12、13和14腳與信號(hào)調(diào)理主控制模塊相連。鉗位二極管u215的3腳與電容c211一端和芯片u211的16腳相連，電容c211的另一端與鉗位二極管u215的1和芯片u211的1腳相連，芯片u211的2、8、10、15和17腳接地，芯片u211的3腳和4腳通過電容c217接地，芯片u211的6腳通過電容c221接地，芯片u211的7腳通過電容c219接地，芯片u211的8腳通過電容c250與芯片u208的6腳相連，芯片u211的9腳通過電容c249與芯片u208的3腳相連，芯片u211的11腳通過電容c205接地，芯片u211的12、13和14腳與信號(hào)調(diào)理主控制模塊相連；芯片u208的1和2腳并聯(lián)電容c206、c207和c208后接地，芯片u208的3腳與電阻r202和電容c212一端相連，電阻r202的另一端接地，電容c212的另一端與u208的6腳和電阻r203一端相連，電阻r203的另一端接地，芯片u208的9腳與信號(hào)調(diào)理主控制模塊相連，芯片u208的10腳接地，芯片u208的11、12和13腳連接后分別經(jīng)電容c213、c214和c215后接地，芯片u208的15腳與電阻r201一端相連，電阻r201的另一端與電容c209、c260和c210一端相連，電容c209和c260的另一端接地，電容c210的另一端輸出二級(jí)程控放大后的信號(hào)。

本發(fā)明的有益效果是

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了超聲波信號(hào)激勵(lì)、控制、接收、調(diào)理和通信的電路設(shè)計(jì)，尤其是超聲波信號(hào)的激勵(lì)、高壓脈沖電子電路的設(shè)計(jì)，滿足了超聲波信號(hào)的發(fā)射和接收的基本要求，可作為超聲波無損檢測(cè)領(lǐng)域獨(dú)立的超聲波信號(hào)激勵(lì)源。該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，可靠性高，有較高的應(yīng)用價(jià)值。

本發(fā)明綜合了方波信號(hào)的延時(shí)和脈寬控制、信號(hào)放大、高頻信號(hào)的濾波和通信等技術(shù)，提高了超聲波發(fā)射信號(hào)和接收信號(hào)的信噪比、增益調(diào)節(jié)范圍和脈沖觸發(fā)頻率，具有較強(qiáng)的技術(shù)創(chuàng)新性和先進(jìn)性，為未來開發(fā)高性能的超聲無損檢測(cè)設(shè)備打下良好的基礎(chǔ)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例的電路管理模塊。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例的通信模塊。

圖4是本發(fā)明實(shí)施例的信號(hào)發(fā)射模塊主控制器。

圖5是本發(fā)明實(shí)施例的方波脈沖控制模塊。

圖6是本發(fā)明實(shí)施例的高壓脈沖激勵(lì)控制模塊。

圖7是本發(fā)明實(shí)施例的發(fā)射阻抗匹配模塊。

圖8是本發(fā)明實(shí)施例的信號(hào)調(diào)理模塊主控制器。

圖9是本發(fā)明實(shí)施例的接收阻抗匹配模塊。

圖10是本發(fā)明實(shí)施例的預(yù)放大及衰減模塊。

圖11是本發(fā)明實(shí)施例的高通濾波控制模塊。

圖12是本發(fā)明實(shí)施例的程控二級(jí)放大電路。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

如圖1所示，本發(fā)明系統(tǒng)包括信號(hào)發(fā)射電路、信號(hào)調(diào)理電路、通信模塊和電源電路，信號(hào)發(fā)射電路用于超聲波信號(hào)發(fā)射激勵(lì)和激勵(lì)控制，信號(hào)調(diào)理電路用于超聲波信號(hào)接收和調(diào)理，通信模塊連接在上位機(jī)分別信號(hào)發(fā)射電路和信號(hào)調(diào)理電路之間進(jìn)行通信，電源電路分別連接到信號(hào)發(fā)射電路和信號(hào)調(diào)理電路進(jìn)行供電。

信號(hào)發(fā)射電路具體是包括信號(hào)發(fā)射主控制模塊、方波脈沖控制模塊、高壓脈沖激勵(lì)模塊、發(fā)射阻抗匹配模塊和超聲信號(hào)發(fā)射探頭，方波脈沖控制模塊包括脈沖延伸模塊和脈寬控制模塊，方波脈沖控制模塊、高壓脈沖激勵(lì)模塊、發(fā)射阻抗匹配模塊和超聲信號(hào)發(fā)射探頭依次連接。

信號(hào)調(diào)理電路具體是包括信號(hào)調(diào)理主控制模塊、預(yù)放大及衰減模塊、接收阻抗匹配模塊、高通濾波控制模塊、程控二級(jí)放大模塊和超聲信號(hào)接收探頭，預(yù)放大及衰減模塊、接收阻抗匹配模塊、高通濾波控制模塊、程控二級(jí)放大模塊和超聲信號(hào)接收探頭依次連接。

通信模塊具體是包括發(fā)射通信電路和調(diào)理通信電路。

本發(fā)明系統(tǒng)還設(shè)計(jì)有用于為信號(hào)發(fā)射主控制模塊、方波脈沖控制模塊、高壓脈沖激勵(lì)模塊、阻抗匹配模塊、信號(hào)調(diào)理主控制模塊、接收阻抗匹配模塊、預(yù)放大及衰減模塊、高通濾波控制模塊、程控二級(jí)放大模塊和通信模塊等上述各個(gè)模塊供電的電源電路。

如圖3所示，電源電路包括+3.3v電壓輸出電路、+7v電壓輸出電路、-7v電壓輸出電路、+5vin電壓輸出電路、+12vin電壓輸出電路和-12vin電壓輸出電路。

如圖3所示，+3.3v電壓輸出電路包括：電源管理芯片u300的shdn腳和in腳連接后分別與電感l(wèi)301和電容c315的一端相連，電感l(wèi)301的另一端分別接+5vin輸入電壓和電容c314，電容c314的另一端接地，電容c315的另一端接地，電源管理芯片u300的gnd腳和tap腳接地，電源管理芯片u300的out腳分別與電阻r306、電容c313和電感l(wèi)300的一端相連，電阻r306的另一端分別與adj腳和電阻r307相連，電阻r307和電容c312的另一端接地，電感l(wèi)300的另一端分別與電容c313另一端和電容c300一端相連后輸出3.3v電壓，電容c313和電容c300的另一端接地。

如圖3所示，+7v電壓輸出電路包括：電源管理芯片u301的shdn腳和in腳連接后與+12vin輸入電壓和電容c323相連，電感l(wèi)323的另一端接地，gnd腳和tap腳接地，電源管理芯片u301的out腳分別與電阻r308、電容c321和電感l(wèi)306一端相連，電阻r308的另一端分別與電源管理芯片u301的adj腳和電阻r309的一端相連，電阻r309和電容c321另一端接地，電感l(wèi)306的另一端分別與電容c322、電容c307、電容c305和電感l(wèi)308一端相連，電容c322、電容c307和電容c305的另一端接地，電感l(wèi)308的另一端分別與電容c327和電容c306一端相連并輸出+7v電壓，電容c327和電容c306的另一端接地。

如圖3所示，-7v電壓輸出電路包括：電源管理芯片u302的gnd腳接地，fb腳經(jīng)電阻r312與vout腳連接，fb腳經(jīng)電阻r311后接地，ref腳經(jīng)電阻r310接地，vin腳和tap腳與-12vin輸入電壓相連，tap腳經(jīng)電容c325接地，vout腳經(jīng)電阻r301和電容c324接地，電阻r301和電容c324串聯(lián)后的兩端與電感l(wèi)307和電容c326串聯(lián)后的兩端并聯(lián)，電容c326和電容c308并聯(lián)，電感l(wèi)307和電容c326之間引出端口分別與電感l(wèi)309和電容c309的一端連接，電容c309另一端接地，電感l(wèi)309另一端分別與電容c328和電容c310一端連接并輸出-7v電壓，電容c328和電容c310另一端接地。

如圖3所示，+5vin電壓輸出電路包括：輸出+5vin電壓端分別與電容c301、電容c316和電感l(wèi)302一端相連，電容c301和電容c316的另一端接地，電感l(wèi)302的另一端分別與電容c302、電容c317和電感l(wèi)303一端相連，電容c302和電容c317壓的另一端接地，電感l(wèi)303的另一端分別與電容c311一端和外部+5v電壓相連，電容c311的另一端接地。

如圖3所示，+12vin電壓輸出電路包括：輸出+12vin電壓端分別與電容c319、電容c304和電感l(wèi)305一端相連，電容c319和電容c304的另一端接地，電感l(wèi)305的另一端分別與電容c303、電容c318和電感l(wèi)304一端相連，電容c303和電容c318壓的另一端接地，電感l(wèi)304的另一端分別與電容c320一端和外部+12v電壓相連，電容c320的另一端接地。

如圖3所示，-12vin電壓輸出電路包括：輸出-12vin電壓端分別與電容c322和電感l(wèi)310一端相連，電容c322的另一端接地，電感l(wèi)310的另一端分別與電容c329、電容c330和電感l(wèi)311一端相連，電容c329和電容c330的另一端接地，電感l(wèi)311的另一端分別與電容c333一端和外部-12v電壓相連，電容c333的另一端接地。

如圖4所示，發(fā)射通信電路包括連接到上位機(jī)的通信芯片u100，通信芯片u100的vcc腳與di2腳通過電容c181相連，di2、ed、er、gnd腳相連后接地，do1腳和腳與信號(hào)發(fā)射主控制模塊相連，r11腳與電阻r100一端相連，電阻r100的另一端分別與電阻r101和電阻r102一端相連，電阻r101的另一端接地，電阻r102的另一端與腳相連。

如圖4所示，調(diào)理通信電路包括連接到上位機(jī)的通信芯片ic1t，通信芯片ic1t的vcc腳與di2腳通過電容c1t相連，di2、ed、er、gnd腳相連后接地，do1腳和腳與信號(hào)調(diào)理主控制模塊相連，r11腳與電阻r2t一端相連，電阻r2t的另一端分別與電阻r3t和電阻r4t一端相連，電阻r3t的另一端接地，電阻r4t的另一端與腳相連。

如圖2所示，信號(hào)發(fā)射主控制模塊包括芯片ic2ta和芯片xit，芯片ic2ta的脈沖發(fā)射io腳與電阻r5t一端相連，電阻r5t的另一端輸出方波脈沖觸發(fā)信號(hào)，3v3io1腳、3v3int腳和3v3io2腳接+3.3v電壓，io/gclk1腳與電阻r8t一端相連，電阻r8t的另一端與芯片xit的clk腳相連，芯片xit的en腳接+3.3v電壓，芯片xit的gnd腳接地，芯片xit的vcc腳分別經(jīng)電容c4t、c5t、c6t一端和+3.3v電壓相連，電容c4t、c5t和c6t的另一端接地。

如圖5所示，方波脈沖控制模塊包括脈沖延時(shí)芯片ic4t、脈沖寬度控制芯片ic5t、芯片ic6t和反向升壓器ic7t。

芯片ic4t的trig腳接方波脈沖觸發(fā)信號(hào)，芯片ic4t的res和gnd腳接地，芯片ic4t的p0～p11腳與信號(hào)發(fā)射主控制模塊相連，芯片ic4t的ae和vdd腳與+5v電壓相連，vdd腳與電容c39t和電容c41t一端相連，電容c39t和電容c41t的另一端接地，芯片ic4t的outb腳與芯片ic5t的trig腳相連。

芯片ic5t的res和gnd腳接地，芯片ic5t的p0～p11腳與信號(hào)發(fā)射主控制模塊相連，ae和vdd腳與+5v電壓相連，芯片ic5t的vdd腳與電容c42t和電容c44t一端相連，電容c42t和電容c44t的另一端接地，芯片ic5t的out腳與芯片ic6t的4腳和5腳相連。

芯片ic6t的14腳分別接+5v電壓和電容c38t一端，電容c38t的另一端接地，芯片ic6t的6腳與電阻r30t一端相連，電阻r30t的另一端與反向升壓器ic7t的1腳相連，反向升壓器ic7t的5腳與電容c47t一端相連，電容c47t的另一端與可調(diào)電阻r32t一固定端和電阻r33t一端相連，可調(diào)電阻r32t的滑動(dòng)端與電阻r31t一端相連，可調(diào)電阻r32t另一固定端和電阻r33t另一端一起與電阻r34t一端相連，電阻r31t另一端輸出方波脈沖信號(hào)，電阻r34t的另一端接地，反向升壓器ic7t的6腳分別與電容c81t、c82t、c83t、c45t、c46t和電感l(wèi)16t一端相連，電容c81t、c82t、c83t、c45t和c46t的另一端接地，電感l(wèi)16t的另一端接+12v電壓。

本電路模塊ic5t和ic6t能夠?qū)崿F(xiàn)激勵(lì)脈沖延時(shí)和激勵(lì)脈沖寬度精確到納秒可調(diào)，激勵(lì)脈沖延時(shí)可調(diào)使多通道超聲波系統(tǒng)同步非常的精確，脈寬可調(diào)可以更加精確的匹配不同的探頭，靈活性非常高。

如圖6所示，高壓脈沖激勵(lì)模塊包括電源芯片poewr1t和開關(guān)k2t。

方波脈沖信號(hào)(輸入信號(hào))分別與三極管v10t和三極管v18t的基極相連，三極管v18t的發(fā)射極分別與電感l(wèi)11t、電容c88t、電容c89t和電容c90t一端連接，電感l(wèi)11t的另一端接-12v電壓，電容c88t、c89t和c90t的另一端接地，三極管v18t的集電極分別與電阻r54t一端和三極管v10t的發(fā)射極相連，電阻r54t另一端分別與電阻r58t一端和mos管v14t的柵極相連，r58t的另一端接地，mos管v14t的源極與電阻r62t一端相連，電阻r62t的另一端接地，mos管v14t的漏極與電容c118t和c119t一端相連，電容c118t和c119t的另一端與電阻r90t和二極管v22t一端相連，電阻r90t和二極管v22t的另一端接地，mos管v14t的漏極作為輸出信號(hào)并與二極管v9t的正極和mos管v7t的源極相連，二極管v9t的負(fù)極與三極管v8t的發(fā)射極相連，三極管v8t的基極分別與電阻r6t、電阻r52t、電容c59t～c63t、電阻r51t的一端和mos管的柵極相連，三極管v8t的集電極以及電阻r6t、r52t、電容c59t～c63t的另一端接地，電阻r51t的另一端與電阻r44t一端相連，電阻r44t的另一端與電阻r41t一端相連，電阻r41t的另一端分別與電容c33t、c49t、c48t、c52t、c51t的一端和穩(wěn)壓管v2t的負(fù)極、電源芯片poewr1t的3腳相連。

電源芯片poewr1t的4腳分別與電容c33t、c49t、c48t、c52t和c51t的另一端相連，芯片poewr1t的1腳通過電容c18t與2腳相連，poewr1t的2腳接+24v電壓，穩(wěn)壓管v2t的正極分別與電阻r42t、r43t、r44t的一端和mos管v7t的漏極相連，電阻r39t、r42t、r43t和r44t的另一端與電容c55t一端相連，電容c55t的另一端與穩(wěn)壓管v5t的正極、電阻r38t和電阻r40t的一端相連，穩(wěn)壓管v5t的負(fù)極分別與二極管v6t的負(fù)極、電阻r48t、電容c64t和c58t相連，二極管v6t的正極與電容c64t和c58t的另一端連接，電阻r48t的另一端分別與電感l(wèi)17t、電容c126t、c127t和c128t一端相連，電容c126t、c127t和c128t的另一端接地，電感l(wèi)17t的另一端接+12v電壓，電阻r38t和電阻r40t的另一端接電阻r46t一端和穩(wěn)壓管v3t的負(fù)極，電阻r46t的另一端接地，穩(wěn)壓管v3t的正極接二極管v1t的負(fù)極、二極管v4t的正極和電阻r47t一端，電阻r47t的另一端接地，二極管v1t的正極和二極管v4t的負(fù)極接開關(guān)k2t的1腳并作高壓激勵(lì)脈沖輸出，開關(guān)k2t的3腳接+12v電壓，開關(guān)k2t的5腳接mos管q2t的漏極，開關(guān)k2t的7腳接端子x9，mos管q2t的柵極通過電阻r50t與信號(hào)發(fā)射主控制模塊相連，q2t的源極接地后通過電容c57t與其自身柵極相連。

本電路能夠觸發(fā)輸出脈寬精確可調(diào)的高壓方波信號(hào)，本電路使用4個(gè)超高速場(chǎng)效應(yīng)管配合實(shí)現(xiàn)脈沖的下降沿非?？?，同時(shí)通過電流也很高，實(shí)現(xiàn)了速度與電流的均衡匹配，更好的激勵(lì)探頭發(fā)出超聲波。

如圖7所示，發(fā)射阻抗匹配模塊包括mos管q3t～q6t和開關(guān)k3t～k6t。mos管q3t的柵極通過電阻r71t與信號(hào)發(fā)射主控制模塊相連，mos管q3t的源極通過電容c70t與其自身柵極相連，mos管q3t的漏極與開關(guān)k3t的5腳相連，開關(guān)k3t的3腳接+12v電壓；開關(guān)k3t的1腳與開關(guān)k4t的1腳相連，mos管q4t的柵極通過電阻r72t與信號(hào)發(fā)射主控制模塊相連，mos管q4t的源極通過電容c71t與其自身柵極相連，mos管q4t的漏極與開關(guān)k4t的5腳相連；開關(guān)k4t的3腳接+12v電壓，開關(guān)k4t的7腳與開關(guān)k5t的1腳相連，mos管q5t的柵極通過電阻r73t與信號(hào)發(fā)射主控制模塊相連，mos管q5t的源極通過電容c72t與其自身柵極相連，mos管q5t的漏極與開關(guān)k5t的5腳相連；開關(guān)k5t的3腳接+12v電壓，開關(guān)k5t的7腳與開關(guān)k6t的7腳相連，mos管q6t的柵極通過電阻r74t與信號(hào)發(fā)射主控制模塊相連，mos管q6t的源極通過電容c73t與其自身柵極相連，mos管q6t的漏極與開關(guān)k6t的5腳相連，開關(guān)k6t的3腳接+12v電壓，開關(guān)k6t的1腳輸出與超聲波發(fā)射探頭阻抗匹配的高壓脈沖激勵(lì)信號(hào)。

本發(fā)明通過發(fā)射阻抗匹配模塊中開關(guān)q3t～q6t和開關(guān)k3t～k6t相結(jié)合設(shè)計(jì)工作實(shí)現(xiàn)了阻抗匹配值連續(xù)可調(diào)，從15歐姆到500歐姆之間連續(xù)可調(diào)，保證了信號(hào)的最佳匹配，降低信號(hào)噪聲，提高信號(hào)比。

如圖8所示，信號(hào)調(diào)理主控制模塊包括芯片u101和芯片y100，芯片u101的io/gclk0腳與電阻r108一端相連，電阻r108的另一端與芯片y100的clk腳相連，芯片y100的en腳接+3.3v電壓，芯片y100的gnd腳接地，芯片y100的vcc腳分別與電容c136、c137、c138的一端和+3.3v電壓相連，電容c136、c137和c138的另一端接地。

如圖9所示，接收阻抗匹配模塊包括mos管q707、q700～q702和開關(guān)k707、k700～k702：mos管q707的柵極通過電阻r707與信號(hào)調(diào)理主控制模塊相連，mos管q707的源極通過電容c707與其自身柵極相連，mos管q707的漏極與開關(guān)k707的5腳相連，開關(guān)k707的3腳接+12v電壓，開關(guān)k707的1腳與超聲波接收信號(hào)端相連，開關(guān)k707的7腳輸出阻抗匹配后信號(hào)，mos管q700的柵極通過電阻r700與信號(hào)調(diào)理主控制模塊相連，mos管q700的源極通過電容c700與其自身柵極相連，mos管q700的漏極與開關(guān)k700的5腳相連，開關(guān)k700的3腳接+12v電壓，開關(guān)k700的7輸出阻抗匹配后信號(hào)，開關(guān)k700的1腳與開關(guān)k701的1腳相連，mos管q701的柵極通過電阻r701與信號(hào)調(diào)理主控制模塊相連，mos管q701的源極通過電容c701與其自身柵極相連，mos管q701的漏極與k701的5腳相連，開關(guān)k701的3腳接+12v電壓，開關(guān)k701的7腳與開關(guān)k702的7腳相連，mos管q702的柵極通過電阻r702與信號(hào)發(fā)射主控制模塊相連，mos管q702的源極通過電容c702與其自身柵極相連，mos管q702的漏極與開關(guān)k702的5腳相連，開關(guān)k702的3腳接+12v電壓，開關(guān)k702的1腳輸出與15歐姆電阻相連后接地。

如圖10所示，預(yù)放大及衰減模塊包括芯片u402～u404。阻抗匹配后信號(hào)(輸入信號(hào))接到電阻r423、r409和r417一端，電阻r423另一端與電阻r424串聯(lián)后接電阻r402和穩(wěn)壓管u405的3腳，電阻r409另一端與電阻r410串聯(lián)后接電阻r407和穩(wěn)壓管u406的3腳，電阻r417另一端與電阻r418串聯(lián)后接電阻r415和穩(wěn)壓管u407的3腳，穩(wěn)壓管u405的3腳通過電阻r403與芯片u402的+in腳相連，穩(wěn)壓管u406的3腳與芯片u403的-in腳相連，穩(wěn)壓管u407的3腳與芯片u404的-in腳相連。

芯片u402的fb腳和-in腳之間并聯(lián)電阻r401和電容c400，芯片u402的-in腳分別經(jīng)電阻r400和電容c401后接地，芯片u402的-5v腳分別經(jīng)電容c422和c404后接地，芯片u402的gnd腳接地，芯片u402的+5v腳分別經(jīng)電容c421和c402后接地，芯片u402的vout腳通過電阻r404與繼電器k400的10腳相連，芯片u402的cc腳分別經(jīng)電阻r405和電容c403后再串聯(lián)電容c405后接地，繼電器k400的1、4、6和9腳接地，繼電器k400的2腳與二極管d400的1腳和mos管q400的漏極相連，二極管d400的3腳與繼電器k400的3腳相連，mos管q400的源極接地，mos管q400的柵極與電阻r406和電容c406相連，電阻r406的另一端與信號(hào)調(diào)理主控制模塊相連，電容c406的另一端接地，繼電器k400的5腳輸出放大或衰減信號(hào)；

芯片u403的fb腳分別經(jīng)電阻r408和電容c407后與-in腳相連，芯片u403的+in腳分別經(jīng)電容c424、c410和電阻r412后接地，芯片u403的gnd腳接地，芯片u403的+5v腳分別經(jīng)電容c423和c408后接地，芯片u403的vout腳通過電阻r411與繼電器k401的10腳相連，芯片u403的cc腳分別經(jīng)電阻r413和電容c409后再串聯(lián)電容c411后接地，繼電器k401的1、4、6和9腳接地，繼電器k401的2腳與二極管d401的1腳和mos管q401的漏極相連，二極管d401的3腳與繼電器k401的3腳相連，mos管q401的源極接地，mos管q401的柵極分別與電阻r414和電容c412一端相連，電阻r414的另一端與信號(hào)調(diào)理主控制模塊相連，電容c412的另一端接地，繼電器k401的5腳輸出放大或衰減信號(hào)；

芯片u404的fb腳分別經(jīng)電阻r416和電容c413后與-in腳相連，芯片u404的+in腳分別經(jīng)電容c416、c426和電阻r420后接地，芯片u404的gnd腳接地，芯片u404的+5v腳分別經(jīng)電容c425和c414后接地，芯片u404的vout腳通過電阻r419與繼電器k402的10腳相連，芯片u404的cc腳分別經(jīng)電阻r421和電容c415后再串聯(lián)電容c417后接地，繼電器k402的1、4、6和9腳接地，繼電器k402的2腳與二極管d402的1腳和mos管q402的漏極相連，二極管d402的3腳與繼電器k402的3腳相連，mos管q402的源極接地，mos管q402的柵極分別與電阻r422和電容c418一端相連，電阻r422的另一端與信號(hào)調(diào)理主控制模塊相連，電容c418的另一端接地，繼電器k402的5腳輸出放大或衰減信號(hào)。

本發(fā)明通過預(yù)放大及衰減模塊中使用三個(gè)預(yù)防大器芯片，三個(gè)預(yù)防大器芯片分別放大不同的倍數(shù)，使系統(tǒng)具備高動(dòng)態(tài)范圍測(cè)量能力，使用衰減放大器可以對(duì)超聲始波也能精確的測(cè)量起始點(diǎn)，高增益放大器對(duì)微小超聲信號(hào)具有較高的靈敏度。

如圖11所示，高通濾波控制模塊具體是：預(yù)放大及衰減模塊的輸出信號(hào)分別接繼電器k600的10腳以及電容c601、c602、c604和c605一端，電容c601和c602的另一端接繼電器k601的10腳，電容c604和c605的另一端接繼電器k602的10腳；繼電器k600的1、4、6和9腳接地，繼電器k600的2腳分別接二極管d600的1腳和mos管q600的漏極，二極管d600的3腳接繼電器k600的3腳，mos管q600的源極接地，mos管q600的柵極與電容c600和電阻r600一端相連，電容c600的另一端接地，電阻r600的另一端與信號(hào)調(diào)理主控制模塊相連。

繼電器k601的1、4、6和9腳接地，繼電器k601的2腳分別接二極管d601的1腳和mos管q601的漏極，二極管d601的3腳接k601的3腳，mos管q601的源極接地，mos管q601的柵極與電容c603和電阻r601一端相連，電容c603的另一端接地，電阻r601的另一端與信號(hào)調(diào)理主控制模塊相連。

繼電器k602的1、4、6和9腳接地，繼電器k602的2腳分別接二極管d602的1腳和mos管q602的漏極，二極管d602的3腳接k602的3腳，mos管q602的源極接地，mos管q602的柵極與電容c606和電阻r602一端相連，電容c606的另一端接地，電阻r602的另一端與信號(hào)調(diào)理主控制模塊相連。

繼電器k600、繼電器k601和繼電器k602的5腳經(jīng)電阻r606接地，并作為高通濾波控制模塊的輸出端輸出到差分轉(zhuǎn)換器中，經(jīng)差分轉(zhuǎn)換器將高通濾波后的單端信號(hào)轉(zhuǎn)換為兩路差分信號(hào)。

如圖12所示，程控二級(jí)放大電路包括芯片u210、芯片u211和芯片u208。由高通濾波控制模塊發(fā)送過來的負(fù)差分信號(hào)sig_isolated_b-通過電阻r210后與鉗位二極管u214的3腳相連，鉗位二極管u214的3腳與芯片u210的16腳相連，由高通濾波控制模塊發(fā)送過來的正差分信號(hào)sig_isolated_b+通過電阻r211后與鉗位二極管u214的1腳和2腳相連，鉗位二極管u214的1腳與芯片u210的1腳相連。

芯片u210的2、8、10、15和17腳接地，芯片u210的3腳和4腳通過電容c216接地，芯片u210的6腳通過電容c220接地，芯片u210的7腳通過電容c218接地，芯片u210的8腳串聯(lián)電阻r204和電容c251后與鉗位二極管u215的1和2腳相連，芯片u210的9腳通過電阻r200和電容c248后與鉗位二極管u215的3腳相連，芯片u210的11腳通過電容c204接地，芯片u210的12、13和14腳與信號(hào)調(diào)理主控制模塊相連。

鉗位二極管u215的3腳與電容c211一端和芯片u211的16腳相連，電容c211的另一端與鉗位二極管u215的1和芯片u211的1腳相連，芯片u211的2、8、10、15和17腳接地，芯片u211的3腳和4腳通過電容c217接地，芯片u211的6腳通過電容c221接地，芯片u211的7腳通過電容c219接地，芯片u211的8腳通過電容c250與芯片u208的6腳相連，芯片u211的9腳通過電容c249與芯片u208的3腳相連，芯片u211的11腳通過電容c205接地，芯片u211的12、13和14腳與信號(hào)調(diào)理主控制模塊相連。

芯片u208的1和2腳并聯(lián)電容c206、c207和c208后接地，芯片u208的3腳與電阻r202和電容c212一端相連，電阻r202的另一端接地，電容c212的另一端與u208的6腳和電阻r203一端相連，電阻r203的另一端接地，芯片u208的9腳與信號(hào)調(diào)理主控制模塊相連，芯片u208的10腳接地，芯片u208的11、12和13腳連接后分別經(jīng)電容c213、c214和c215后接地，芯片u208的15腳與電阻r201一端相連，電阻r201的另一端與電容c209、c260和c210一端相連，電容c209和c260的另一端接地，電容c210的另一端輸出二級(jí)程控放大后的信號(hào)。

本電路模塊通過芯片u210、u211和u208相結(jié)合實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)進(jìn)行不同增益的放大，使系統(tǒng)具備時(shí)間區(qū)段可控的放大的能力，回?fù)芨叩膮^(qū)段使用低增益，減少盲區(qū)，回波低的區(qū)段使用高增益放大，增加缺陷檢出率。

本發(fā)明實(shí)施例具體后和現(xiàn)有其他電路控制系統(tǒng)的比較如下：

本發(fā)明所產(chǎn)生的高壓方波超聲激勵(lì)信號(hào)可以兼容于多種超聲換能器，并具有收發(fā)一體和收發(fā)分離兩種模式，該系統(tǒng)可與上位機(jī)通信實(shí)現(xiàn)參數(shù)的配置，該系統(tǒng)接收的超聲回波信號(hào)接入第三方信號(hào)采集系統(tǒng)用于分析和處理，該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、可靠性高和有很高的應(yīng)用價(jià)值。

由此可見，本發(fā)明的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)了超聲波信號(hào)激勵(lì)、控制、接收、調(diào)理和通信電路的整體性能的提高，穩(wěn)定可靠性高，有較高的應(yīng)用價(jià)值，具有較強(qiáng)的技術(shù)創(chuàng)新性和先進(jìn)性，為未來開發(fā)高性能的超聲無損檢測(cè)設(shè)備打下良好的基礎(chǔ)。

上述具體實(shí)施方式用來解釋說明本發(fā)明，而不是對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制，在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對(duì)本發(fā)明作出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。