超声波温度场测量技术(高温锅炉) 下载本文

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图3-2 超声波发射电路

3.2.1 LM324AD

LM324AD是四运放集成电路,它采用14脚双列直插塑料封装,

它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器,除电源共用外,四组运放相互独立。 由于LM324AD四运放电路具有电源电压范围宽,静态功耗小,可单电源使用,价格低廉等优点,因此被广泛应用在各种电路中。 3.2.2超声波传感器

从图3-2超声波的发射电路上看还有一个超声波传感器。它具有把电信号转化为机械信号,同时又能把机械信号转化为电信号的功能。在设计中选择了压电式超声波发声器。压电式超声波发生器实际上是利用压电晶体的谐振来工作的。超声波发生器内部结构如图3.4所示,它有两个压电晶片和一个共振板。压电晶体组成的超声波传感器是一种可逆传感器,它可以将电能转变成

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机械振荡而产生超声波,同时它接收到超声波时,也能转变成电能,所以它可以分成发送器或接收器。当它的两极外加脉冲信号,其频率等于压电晶片的固有振荡频率时,压电晶片将会发生共振,并带动共振板振动,便产生超声波。反之,如果两电极间未外加电压,当共振板接收到超声波时,将压迫压电晶片作振动,将机械能转换为电信号,这时它就成为超声波接收器了。本文所采用的超声波传感器是T/R-40-16(其中T表示发送,R表示接收,40表示频率为40KHZ,16表示其外径尺寸,以毫米计)

共振板 压电晶电极

图3-3 超声波传感器结构

3.3超声波接收电路

超声波接收电路由LT1920和放大器CX20106A组成

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图3-4 超声波接收电路

LT1920为低功耗,放大倍数为1-10000倍。CX20106A红外线遥控接收前置放大电路,多适用于电视机。内部电路由前置放大器,自动偏置电平控制电路(ABLC)、限幅放大器、带通滤波器、峰值检波器和波形整形电路等组成。CX20106A是CX20106的改进型,二者之间的主要差别在于电参数略有不同。CX20106A也有不少用于超声波测试。

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图3-5 CX20106A内部方框图

CX20106A的引脚注释:

l脚:超声波信号输入端,该脚的输入阻抗约为40kΩ。 2脚:该脚与GND之间连接RC串联网络,它们是负反馈串联网络的一个组成部分,改变它们的数值能改变前置放大器的增益和频率特性。增大电阻R或减小C,将使负反馈量增大,放大倍数下降,反之则放大倍数增大。但C的改变会影响到频率特性,一般在实际使用中不必改动,推荐选用参数为R=4.7Ω,C=3.3μF。 3脚:该脚与GND之间连接检波电容,电容量大为平均值检波,瞬间相应灵敏度低;若容量小,则为峰值检波,瞬间相应灵敏度高,但检波输出的脉冲宽度变动大,易造成误动作,推荐参数为3.3μF。 4脚:接地端。

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