[发明专利]宽频大功率电磁激励装置

说明书

技术领域

本发明属于无损检测技术领域，具体涉及一种能够用于超声导波(GW)、电磁超声(EMAT)等无损检测用传感器的电磁激励装置。

背景技术

当今无损检测技术向不停机检测技术发展，随着超声导波、电磁超声等不停机检测技术的发展和相关仪器的研制，迫切需要一种为这些检测传感器提供电磁激励的装置。

电磁激励装置实际上一种特殊的功率放大器，常见的功率放大器包括A类，AB类功率放大器，近年来随着数字功率放大器技术和大功率场效应管制造技术的发展，出现了效率更高，发热更小的D类和E类功放。目前市面上较多的音频功放和工业功放基本上都属于这些范畴。

音频功率放大器特点是工作于音频范围，即放大20Hz～20KHz的连续信号，较高档的音频功放其-3dB频率也不到100KHz，由于功放是放大连续的波形，连续传递功率，因此发热量较大，必须安装大量的散热片，其变压器体积也较大，因此功放整体较笨重，而功率一般只有几百瓦；其所带负载一般为音箱扬声器，为标准4欧或者8欧负载，不适用于容性负载场合；另外为了满足听众的不同品味要求，这种功放对于音频范围内不同的频率成分增益并不一致，因此不适合用于工业领域。

专业用于工业领域的另一类功率放大器的频带可以达到上百千赫兹，然而和音频功率放大器相比，大部分此类功率放大器仅仅是工作频带更宽，功率更大(上千瓦)，带负载能力更强，但是其架构和音频放大器没有太大差异。此类功放多为国外生产，价格比较昂贵。

在一些特殊工业领域，比如无损检测领域中的超声导波、电磁超声检测方法通常需要瞬间高压高功率的电脉冲来驱动相应的换能器譬如压电晶体或者线圈，其脉冲信号为持续几个周期的高频率正弦波(几千赫兹到几兆赫兹)或者方波，这种信号的特征是不连续，其占空比通常小于千分之一，但是猝发脉冲的瞬间功率非常高，可达几个千瓦到几十千瓦。前面所述的音频功放和传统工业用功放均不能无失真的放大如此高频率的信号，也不能提供如此巨大的瞬时功率。

公开号为CN1775328A的专利文献公开了一种大焦域相控阵聚焦超声换能器激励装置，此专利文献仅适用于超声换能器的激励，适用于人体深部肿瘤病灶的定向、适形、长时、稳定加热，属于医疗器械范畴，该技术方案的侧重点在于具有特定相位关系的超声激励信号的产生方法和超声相控系统的整体构成，对于其功率放大部分的描述仅有使用VMOS场效应管并工作在临界C类状态。

公开号为CN2660550Y的专利文献公开了一种压电型超声波探头智能激励装置，涉及超声波信号的收发处理技术，可用于无损检测的超声探伤和测厚领域。然而此激励装置仅适用于压电型超声波探头的激励，而压电型超声波探头属于容性负载，因此该文献所公开的激励装置并不适用于驱动感性负载如磁致伸缩导波和电磁超声检测技术所使用的线圈式换能器。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的问题，提供一种宽频大功率电磁激励装置，该装置可以输出瞬时功率达几千瓦到几十千瓦的猝发脉冲。

本发明提供的宽频大功率电磁激励装置，其特征在于：该装置包括猝发脉冲发生电路、模拟开关、变压器和至少二个功率放大单元，直流电源为装置提供电能，变压器为推挽式输出变压器，各功率放大单元均包括依次的联接的信号放大电路、加法电路、电流缓冲器、场效应管电压跟随电路和效应管电流放大电路，各加法电路均连接有电位器，各电位器对来自直流电源的直流电压进行分压并输出至相连的加法电路；

猝发脉冲发生电路的一端与直流电源相连，其另一端与模拟开关的输入端相连，模拟开关的使能端与过功率检测电路的输出端相连，模拟开关的各输出端分别与各功率放大单元的信号放大电路相连；

各功率放大单元的效应管电流放大电路与变压器的输入端相连，过功率检测电路的输入端与变压器的一个输出端相连，变压器的另一个输出端用于驱动负载。

本发明提供一种的电磁激励装置，可对方波和正弦波信号进行功率放大，输出频率范围在1KHz-20MHz，瞬时功率可达数十千瓦，从而克服了现有功率放大器的不足。本发明装置适用于工业用无损检测传感器的激励，主要用于超声导波，电磁超声检测方法换能器的驱动，本激励装置可以驱动各种感性和容性换能器如线圈和压电晶体。

附图说明

图1是本发明装置的结构框图。

图2是猝发电压脉冲a的波形。

图3是猝发电压脉冲b的波形。

图4是带偏置的猝发电压脉冲c的波形。

图5是带偏置的猝发电压脉冲d的波形。

图6是猝发电流脉冲i的波形。