[发明专利]一种超声发射电路与单电源放大器的变压器耦合方法

说明书

技术领域

本发明涉及超声波无损检测领域，特别是超声波探伤仪中超声波发射电路与放大器之间的耦合方法。

技术背景

在超声波无损检测中，采用压电材料的超声波传感器或探头需要非常高的脉冲电压激励以产生超声波。超声波发射电路的直流工作电平通常处在零电平，超声波发射电路与模拟放大器之间通常采用直接耦合方式，为保证放大器的输入电平与声发射电路一致，放大器必须采用对称的正负双电源供电，导致放大电路功耗大，电源的供电电路复杂。

以ADI公司的可变增益放大器AD603为例，在±5V电源，20mA电流条件下，每个放大器需要200mW，在±12V电源，20mA电流条件下，每个放大器需要480mW。一个超声波探伤仪的模拟前端通常需要3级放大器，对应的功耗分别为600mW和1440mW。如果考虑到电源的效率，那么，功耗更大。

发明内容

针对上述直接耦合方法存在的放大器功耗大，需要正负电源供电问题，本发明提出一种变压器耦合方法，能很好的解决上述问题。

来自探头的回波信号通过电阻接入变压器的初级，变压器的输出接到放大器的差分输入端，次级的中间抽头提供电源的共模电压。如果放大器已经为差分输入端提供了内部共模电压，则次级的中间抽头也可取消。

以ADI公司另一种可变增益放大器AD8331为例，在+5V单电源，25mA电流条件下，每个放大器需要125mW。一个超声波探伤仪的模拟前端通常需要3级放大器，对应的功耗分别为450mW。

由于变压器实现了声发射电路与放大器的隔离，因此，变压器两端的直流工作电压可以不同，使放大器可以采用低功耗、低成本的单电源放大器。变压器耦合的隔离作用还有利于印制板的设计，提高系统的抗噪声性能。

附图说明

图1传统的直接耦合电路

图2本发明提出的变压器耦合电路

图3本发明的具体实现原理图(图中T1就是本发明的耦合变压器；AD8331为可变增益放大器，其中GAIN输入为电压值，用来调整AD8331的放大倍数；框1里面位电压转换电路，将输入的5V电压转换为AD8331所需的电压值)

具体实施方法

本发明中耦合变压器对信号进行耦合的步骤：

步骤1：压电晶片产生超声波信号，回波信号由S0、S1引入，经电阻进入开关选择器；

步骤2：根据信号输入的路径，选择所要接入的线路，送入耦合变压器；

步骤3：耦合变压器对信号进行耦合，输出两路数值相同、极性相反的差分信号，经全波桥式整流器整流，送入差分放大电路；

步骤4：耦合变压器输出端中间一根线路作为备用输出端，在差分放大器无法进行共模输出时，可接入线路，产生共模信号输出，使电路正常运转。