详情

原文传递一种改进谐振控制的电磁超声换能器及其控制方法

专利名称：	一种改进谐振控制的电磁超声换能器及其控制方法
摘要：	本发明公开了一种改进谐振控制的电磁超声换能器及其控制方法，电磁超声换能器包括高频功率振荡信号输出电路、带偏置磁场的线圈、回波信号检测电路以及主控制器；高频功率振荡信号输出电路由高频逆变驱动电路、阻抗匹配网络、静态匹配电容组成，回波信号检测电路包括高压隔离电路和回波信号滤波电路；主控制器用于采集滤波后的超声回波信号，并根据超声回波信号的包络幅值反馈调整高频逆变驱动频率。改进谐振控制的电磁超声换能器的控制方法能提供电磁超声换能器所需的功率脉冲电压，且静态匹配电容与线圈工作在准谐振状态，从而能在待测物体中激发出最大功率超声波信号，谐波含量小，使得本改进谐振控制的电磁超声换能器的检测精度高。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	重庆;50
申请人：	重庆大学
发明人：	陈家伟;侯帅丞;张瑾;方觅
专利状态：	有效
申请日期：	2019-02-25T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-07T00:00:00+0800
申请号：	CN201910138815.9
公开号：	CN109856251A
代理机构：	重庆信航知识产权代理有限公司
代理人：	吴彬
分类号：	G01N29/34(2006.01);G;G01;G01N;G01N29
申请人地址：	400030 重庆市沙坪坝区沙正街174号
主权项：	1.一种改进谐振控制的电磁超声换能器，包括高频功率振荡信号输出电路、带偏置磁场的线圈、回波信号检测电路以及主控制器，其特征在于：所述高频功率振荡信号输出电路由高频逆变驱动电路、阻抗匹配网络和静态匹配电容组成，所述高频逆变驱动电路用于产生矩形功率脉冲，所述矩形功率脉冲依次经过经阻抗匹配网络、静态匹配电容和带偏置磁场的线圈，所述阻抗匹配网络和静态匹配电容用于调整矩形功率脉冲的电压幅值，所述带偏置磁场的线圈用于在待测物体内激发出超声波和接收从待测物体中反射的超声波回波信号；所述回波信号检测电路包括高压隔离电路和回波信号滤波电路；所述带偏置磁场的线圈接收超声波回波信号并将回波信号输入高压隔离电路，再经过回波信号滤波电路滤波后输入到主控制器中；所述主控控制器用于采集滤波后的超声回波信号，提取回波信号的包络幅值，并根据包络幅值调整高频逆变驱动频率以及向高频逆变驱动电路反馈调整后的高频逆变驱动频率。 2.根据权利要求1所述改进谐振控制的电磁超声换能器，其特征在于：所述阻抗匹配网络为电容-电感-电容型无源网络。 3.一种权利要求1或2中所述改进谐振控制的电磁超声换能器的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、高频逆变驱动电路的驱动信号频率f以初始频率f0产生矩形功率脉冲，经过阻抗匹配网络和静态匹配电容后激励带偏置磁场的线圈，在待测物体中激发出超声波，该超声波遇到缺陷或者断面后反射超声波回波；步骤2、所述超声波回波作用于带偏置磁场的线圈使线圈两端的电压变化，线圈两端的电压信号输入高压隔离电路，再经过回波信号滤波电路后输入主控制器，主控制器采集此时的回波信号，并通过软件匹配追踪去躁和包络幅值提取算法得到第i-1次的回波信号包络幅值绝对值，记为Z(i-1)；步骤3、主控制器以步距a增大驱动信号频率f的值到fi，以频率fi激励线圈；步骤4、主控制器采集此时的回波信号包络幅值绝对值，记为Z(i)；步骤5、主控制器通过软件判断当前回波包络幅值Z(i)与前一次回波包络幅值Z(i-1)的差值是否大于预设常数阈值ε，若是，则将i加1，然后跳转到步骤3；若否，则继续执行步骤6，其中阈值ε是为了避免算法产生平顶效应；步骤6、主控制器通过软件判断当前回波包络幅值Z(i)与前一次回波包络幅值Z(i-1)的差值是否小于预设常数阈值-ε，若是，则将i减1，然后跳转到步骤7；若否，则继续执行步骤8；步骤7、主控制器以步距a减小驱动频率f的值到fi，以频率fi激励线圈，然后跳转到步骤4；步骤8、主控制器将i加1，以步距4a增加驱动频率f的值到fi，以频率fi激励线圈；步骤9、主控制器采集此时的回波信号包络幅值绝对值，记为Z(i+4)；步骤10、主控制器将i减1，以步距4a减小驱动频率f的值到fi，以频率fi激励线圈；步骤11、主控制器采集此时的回波信号包络幅值绝对值，记为Z(i-4)；步骤12、主控制器通过软件判断Z(i+4)减去Z(i)的差值和Z(i-4)减去Z(i)的差值是否小于预设常数阈值-ε，若是，则继续执行步骤13；若否，则跳转到步骤3；步骤13、取回波信号包络幅值绝对值Z(i)对应的频率f，以频率f激励线圈。 4.根据权利要求3所述的改进谐振控制的电磁超声换能器的控制方法，其特征在于：所述步距a的取值范围为0
所属类别：	发明专利