电磁超声相控阵激励源高频隔离驱动电路

为了进一步提高电磁超声相控阵激励源的工作效率,基于半桥拓扑放大结构提出了一种电磁超声相控阵激励源高频隔离驱动电路的设计方法.根据金属氧化物半导体场效应晶体管(metal oxide semiconductor field effect transistor,MOSFET)的简化模型,分析了MOSFET在开通和关断过程中的开关损耗,从而给出了高频隔离驱动电路所必须满足的条件.通过采用光纤器件隔离脉冲信号和DC-DC隔离电源对参考电位进行转换,有效解决了驱动电路的高频"浮栅"问题,并利用RC微分电路和施密特反相器设计了驱动信号死区时间可调电路.实验结果表明:设计的驱动电路能够输出频率为1.1 MHz、死区时间为0.32μs、驱动电压为18.8 V、占空比为26%的互补驱动信号,并且在驱动MOSFET栅极的实际应用中,有效降低了功率开关管的功率损耗.     

应用于电磁超声的DE类功率放大器驱动电路设计

为了进一步增强电磁超声激励源的激发效能,提高电磁超声换能器的工作效率,基于射频技术提出了一种DE类射频功率放大器,通过采用隔离电源方法,有效地解决了高边金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的“浮地”问题,实现了高频隔离.通过分析MOSFET开关工作状态及控制特性,确立了MOSFET开关的基本工作过程,从而建立了一种MOSFET驱动电路设计方法.通过对关键元件的选型设计与算法研究,构建了DE类功率放大器的驱动电路.实验结果表明:设计的MOSFET驱动电路的输出信号电压幅值为13.4V,占空比50％,频率为1MHz,输出信号稳定,实现了对MOSFET的可靠驱动,能够满足实际应用.     

电磁超声用大功率高频激励源研制

为了提高电磁超声换能器的换能效率,采用大功率高频激励源是一种有效的解决方法.针对提出的一种DE类射频功率变换器技术,建立了DE类射频功率放大器拓扑结构及其电路参数的设计方法.通过对DE类功率放大器电路仿真分析,利用TMS320F2812型数字信号处理器( digital-signal-processing,DSP)作为主控芯片,结合外围温度传感器、电流传感器、电压传感器实现了大功率高频激励源的驱动控制.通过选取UCC27531作为金属氧化物半导体盗效应管( metal-oxide-semicondutor-field-effect-transistor,MOSFET)驱动芯片,并以IRFP460作为开关器件构建变换器主电路,实现了功率MOSFET的高速驱动.实验结果表明：基于DE类谐振变换器设计的激励源,工作状态稳定,性能指标达到最大输出功率1.1 kW、负载电压峰峰值约270 V、负载电流峰峰值约26 A、最高输出频率1 MHz,能够满足电磁超声换能器的工作要求.     

电磁超声在钢管探伤中的应用

为了提高超声波换能器的电 声转换效率与探伤精度,利用直接频率合成技术对电磁超声表面波进行激励,并采用选频放大技术对电磁超声接收信号进行处理.实验分析中通过改变激励信号的强度、频率、脉冲串个数、激发相位,得到电磁超声波激发的最佳条件,所设计的锁相放大电路能将微弱的电磁超声接收信号从强噪声背景中分离,有效改善接收信号的信噪比.实验结果表明,电磁超声检测方法可以实现无接触测量,适用于高温、高速、涂覆状态下的超声检测.     

0.18 μm CMOS高效高增益功率放大器设计

在自偏置A类共源共栅射频功率放大电路拓扑基础上,基于SMIC 0.18 μm CMOS工艺设计了两级自偏置A类射频功率放大器电路.该射频功率放大器电路采用两级共源共栅结构,在共栅MOS管上采用自偏置.采用Cadence公司的SpectreRF工具对电路进行仿真与优化.设计与优化结果表明,在2.4GHz频率下,输出功率为20.3dBm,功率附加效率为49％,功率增益达到32dB.     

基于磁谐振式无线电能传输系统的E类功率放大器研究

针对磁耦合谐振式无线电能传输系统的高频功率放大器设计需求及E类功率放大器软开关特性受负载影响较大的问题,设计了基于谐振变换单元的高频E类功率放大器,并以此为电源设计了能够满足锂电池负载恒流恒压充电特性的恒流恒压无线充电系统.仿真及实验结果表明所设计系统能够实现恒流恒压充电功能,且保证了E类功率放大器软开关特性不受影响.     

CMOS多通道芯片

针对互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺在毫米波集成电路设计中存在的诸多挑战,分别从毫米波器件建模和天线设计,毫米波电路模块设计和多通道收发系统设计方面进行介绍,以克服相应挑战。该文研究和建立了毫米波频段片上互连线,耦合电感和六端口M:N变压器的等效模型和太赫兹有源器件模型,并对毫米波片上天线进行设计;介绍了基于噪声抵消的低噪声放大器电路和基于全对称平衡分布式有源变压器的功率放大器电路、毫米波移相器电路以及集成片上天线的CMOS 60 GHz接收机和多通道相控阵收发系统。     

超声波检测系统前端电路设计

基于超声波污垢检测系统,介绍了超声波激励与接收电路的设计过程.该电路包括高压电源、脉冲发射电路以及回波信号接收电路.设计的高压电源模块产生300V的直流电压;脉冲发射电路采用电容瞬间放电原理产生高压脉冲;超声波回波信号采用非线性放大电路进行信号的放大.所设计的电路实现了超声波收发的功能.     

多通道超声检测系统数据采集与控制技术研究

介绍了一种基于PCI总线的超声触发控制与数据采集电路.采用多通道超声定时发射触发,数据采集控制器实现了超声检测中超声发射、回波信号的峰值采样自动控制.该电路简化了Windows操作系统下的超声检测系统程序结构,提高了系统的信号实时处理能力.     

具有自保护功能的超声导波回波检测系统的设计与实现

针对超声导波检测设备采用Pulse-echo工作方式进行结构无损检测时,需检测到数百伏高压激励脉冲的发射时刻和数毫伏至数百毫伏回波信号的特点,设计了具有自保护功能的回波检测系统,该系统主要包括自保护电路、前置放大电路、滤波电路、程控放大电路和A/D转换电路等部分,通过DSP+FPGA构成一种易扩展的方式来实现检测过程的控制.试验结果表明,该系统能实现自保护、检测精度高,具有一定的实用性和推广价值.     

A simple algorithm to calculate the pulsed sound field of a wide-band linear phased array

Ultrasonic testing is an important nondestructivetesting technique. Because of its strong penetrability,simple facility, convenient use and good security, ithas been wildly used in industry and high-technologyfields. But when testing pieces of complex geometrywith a conventional ultrasonic probe, the testing error isgreater and the ability to detect defects decreases be-cause of the diffusion of the sound field. In order to im-prove defect detectability, it is necessary to scan thetesting obje…     

宽带D类超声功率放大器的设计与实现

为了解决大阵列相控的功率、效率及散热问题,促进相控声场的非接触物体操控及其在医学超声中的实际应用,设计了一种PWM型D类超声宽带功率放大器. 对阻性和抗性负载的输出波形开展谐波失真、负载电压和输出功率的测量结果表明:该电路可对20～400 kHz的中低频超声输入信号进行功率放大,其最大输出功率可达46 W,效率超过78%. 该电路具有输出内阻小、阻抗匹配简单、相位保持度高、功率损耗低和发热小的优点,可为超声技术在生物医学中的应用提供电路基础,实现大规模相控阵列的精确驱动,具有良好的推广价值.     

多层包扎尿素合成塔无损评价方法

利用声发射技术对一台多层包扎尿素合成塔进行了检测和整体性状况评价，并用超声相控阵成像方法对声发射集中定位源进行了复验.试验结果表明，声发射能够有效检出深环焊缝中存在的活性缺陷，超声相控阵技术能实现活性埋藏缺陷的精确定位和测量.采用以声发射技术为主，结合超声相控阵技术的无损检测方法能够实现带有深环焊缝的多层包扎容器的无损评价.     

基于相控技术的钢板电磁超声检测方法

为了提高钢板中电磁超声回波信号,提出了一种基于相控技术的钢板电磁超声检测方法.研究了相控聚焦技术和钢板中电磁超声换能器的换能机理,通过多阵元组成激发换能器阵列,运用延时法使超声波在目标区等相位叠加,实现超声波聚焦,并在Q235钢板上采用分立式结构进行实验验证.结果表明:该方法有效弥补了收发换能器间声程差引起的相位偏移,激励电压一致时,658 mm处接收的回波信号幅值提高为中心换能器单独激发时的2倍;采用三阵元激励换能器阵列检测方法可实现缺陷处的超声波聚焦,520 mm处缺陷回波幅值提高为中心换能器单独激发时的1.83倍.     

相控阵超声检测计算模型的建立

以探讨相控阵超声检测计算模型的建立为目的,从相控阵超声检测原理着手,模拟相控阵超声探头声束发射和信号接收的物理过程,结合单晶片探头的声场计算模型,建立完整的相控阵超声检测的计算模型.采用该模型计算模拟一维阵列相控阵探头检测试块中横孔所得缺陷回波信号,经过相应的信号处理得到B显图,并与对比实际相控阵超声检测得到的B显结果进行对比,对比结果表明所建立的模型与实际检测结果吻合较好.该模型的建立能帮助检测人员加深对其检测过程的理解,并有助于分析检测结果.     

超声相控阵实时检测系统的研制

基于超声相控阵原理,研制了用于无损检测的实时检测系统,提出了超声相控阵检测系统的有效结构,该结构由一块主板、一块主控板和八块超声触发/接收板组成.通用串行总线(USB)的应用,提高了数据传输速率,简化了硬件接口复杂度.实验结果表明,该系统满足无损检测的需要.     

超声相控阵技术在压缩机缓冲罐焊缝检测上的应用

压缩机缓冲罐焊缝表面结构复杂,常规的超声检测不能满足检测要求.而超声相控阵检测技术可对工件进行全方位和多角度检测,不仅能对复杂检测面下的焊缝进行检测,而且还能通过制定相应的检测方法提高缓冲罐焊缝缺陷的检出几率.利用相控阵技术对8个压缩机缓冲罐进行了检测,检测出4个缺陷.经过分析,缺陷均为点状缺陷.检测结果表明,相控阵技术能够对缓冲罐角焊缝缺陷做出有效的评判.     

电站锅炉管道焊缝超声相控阵检测技术探讨

分析了电站锅炉管道焊缝超声检测的难点,介绍了超声相控阵检测技术,制定了检测工艺并进行实际应用,结果表明,相控阵技术具有缺陷图像显示直观、检测可靠性高的优点,发展潜力巨大。