0 引 言
隨著科技的基于及仿進步，無損檢測技術越來越多地被應用于實 際生產和生活中。超電路因為超聲波具有定向性好、聲波設計能量集中，發射在傳 輸過程中衰減較小，基于及仿反射能力較強等特點，超電路不受光線、聲波設計被測物 顏色等的發射影響，在惡劣環境下具有較強的基于及仿適應能力，因此超聲 波技術是超電路無損檢測技術中極具優勢的一種。本文著重介紹了 利用高壓直流電源實現發送脈沖驅動信號的聲波設計超聲波發射電路， 并利用 Multisim 軟件對電路進行了仿真驗證。
1 發射電路原理圖設計及仿真結果
1.1 電路設計 發射電路原理如圖 1 所示。
V2 為 IGBT 開關管 Q1提供的方波驅動信號。電路上電時， 當 MOS 管 Q1 沒有驅動信號到來時，Q1關斷，V1 高壓直流電 源通過電阻 R1、R2 和電容C1組成的回路對C1充電，充電完成后， C1 左側電勢約為 U1。當 Q1 的驅動信號為高電平時，Q1 開關 管導通，C1 左側相當于接地。由于電容兩端的電勢差不能突變， 因此 C1 右側電勢將變為－U1，且隨著時間的推移逐漸衰減（電 容放電），產生一個高壓脈沖驅動信號，此脈沖驅動信號通過 匹配電阻 R3 和 R4 后被加在壓電換能器上，驅動換能器發出超 聲波，該方式屬于脈沖激勵方式。V2 驅動信號的占空比應根據 C1 進行調整，電容充放電時間需要根據發射的超聲波主頻率 來確定。其中，電容 C1 充放電的時間計算方法如下：
充放電時間為：τ=1/（ReqC1），其中：Req=R1+R2。
1.2 電路仿真結果
電路仿真結果如圖 2 所示。
圖2 中，通道 A為 V2 輸出的 Q1 方波驅動信號，其占空比 為 12%，方波幅值為 +5 V，頻率為 1 MHz。通道 B 為發射電 路輸出的脈沖驅動信號波形，其輸出信號幅值約為－ 450 V，此 電壓水平足以驅動許多換能器，頻率為1 MHz，且波形較為穩定， 無其他雜波，對于超聲波信號的處理而言具有很大好處。由仿 真結果可知，文中所設計的超聲波發射電路符合要求。
2 結 語
本文設計的超聲波發射電路由高壓直流電源供電，電路 設計較為簡單，在 1 MHz 頻率下依然能夠發出較高的驅動電 壓，對解決高頻率下電壓限制問題具有很大的幫助。對此電路 進行了詳細的理論分析，并通過仿真軟件驗證了電路設計的正 確性。
