The invention discloses an analog harmonic excitation source and its realization method, belonging to the field of harmonic signal excitation source, which includes: low frequency signal generating module, high frequency signal generating module, low frequency signal regulating module, high frequency signal regulating module, harmonic signal generating module, harmonic signal optimization module, signal connection jumper, adjustable power. Rate amplifier module and load. The former harmonic generation module includes: low-frequency signal generation module, high-frequency signal generation module, low-frequency signal regulation module, high-frequency signal regulation module, harmonic signal generation module, harmonic signal optimization module; the latter power amplification module includes: adjustable power amplification module and load. The former harmonic generation module is connected with the post stage power amplifier module through the signal connection jumper. The harmonic signal generator of the invention can realize the analog output of the frequency and amplitude of the harmonic signal source, and as the harmonic excitation source, it can apply the harmonic excitation signal with adjustable power to the load.
【技术实现步骤摘要】
模拟式谐波激励源及实现方法
本专利技术涉及特殊信号激励源
，具体涉及一种模拟式谐波激励源及实现方法，能够实现对电感性负载、电容性负载和纯电阻型负载端施加稳定、精确的谐波激励信号，并具有谐波频率和功率调节方便，输出谐波信号稳定的优点，可应用于铁磁类被测件(钢质管道、铁轨、储罐等)无损检测领域，谐波通信领域及医学成像检查等相关应用领域。
技术介绍
油气管道是国民经济和社会发展的重要“生命线”，在国民经济中占有极为重要的战略地位，保障其平稳运行具有重要而深远的意义。国内外在油气管道检测方面做了大量的工作，提出了多种检测方法：电磁超声检测法、漏磁检测法、金属磁记忆检测法等，虽然部分技术在管道检测方面已取得了良好的效果，但是上述检测技术在实际应用中仍存在设备体积大、成本高、检测精度低以及无法实现管道全壁厚损伤检测等问题。作为常规五大无损检测技术之一的涡流检测技术，具有非接触式，无需耦合剂，检测灵敏度高，检测速度快等优点，现已广泛应用于金属材料的损伤检测领域。目前，涡流无损检测技术往往采用高频正弦信号作为激励源，由于高频信号存在趋肤效应，导致检测深度低，无法实现管道的全壁厚检测，限制了其在检测领域的进一步推广和应用；同时，工程用涡流激励源存在电源体积大，工作稳定性差，频率及功率调整步骤繁琐甚至无法调整的问题。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种模拟式谐波激励源及实现方法，目的在于实现以低频载波高频的谐波信号激励源；该谐波信号激励源中低频和高频成分的频率和幅值可通过模拟量调节，且谐波信号功率在一定范围内方便地调节。为实现上述目的，本专利技术提供一种模拟...
【技术保护点】
1.一种模拟式谐波激励源，其特征在于，包括：前级谐波信号发生模块(10)和后级功率放大模块(11)；所述前级谐波信号发生模块(10)包括低频信号发生模块(1)、高频信号发生模块(2)、低频信号调节模块(3)、高频信号调节模块(4)、谐波信号发生模块(5)和谐波信号优化模块(6)；所述低频信号调节模块(3)与所述低频信号发生模块(1)相连，用于调节低频正弦信号的频率和幅值；所述高频信号调节模块(4)与所述高频信号发生模块(2)相连，用于调节高频正弦信号的频率和幅值；所述谐波信号发生模块(5)的低频输入端与所述低频信号发生模块(1)的输出端相连、高频输入端与所述高频信号发生模块(2)的输出端相连，用于通过运算放大器构成的加法求和电路对低频正弦信号和高频正弦信号进行谐波处理，并输出谐波信号源；所述谐波信号优化模块(6)包括由运算放大器构成的前级电压跟随器模块(16)和由两节RC低通滤波器构成的后级低通滤波器模块(17)，用于实现谐波信号源的优化输出；所述前级电压跟随器模块(16)的输入端所述谐波信号发生模块(5)的输出端相连、输出端与所述后级低通滤波器模块(17)的输入端相连；所述后级功率放...
【技术特征摘要】
1.一种模拟式谐波激励源，其特征在于，包括：前级谐波信号发生模块(10)和后级功率放大模块(11)；所述前级谐波信号发生模块(10)包括低频信号发生模块(1)、高频信号发生模块(2)、低频信号调节模块(3)、高频信号调节模块(4)、谐波信号发生模块(5)和谐波信号优化模块(6)；所述低频信号调节模块(3)与所述低频信号发生模块(1)相连，用于调节低频正弦信号的频率和幅值；所述高频信号调节模块(4)与所述高频信号发生模块(2)相连，用于调节高频正弦信号的频率和幅值；所述谐波信号发生模块(5)的低频输入端与所述低频信号发生模块(1)的输出端相连、高频输入端与所述高频信号发生模块(2)的输出端相连，用于通过运算放大器构成的加法求和电路对低频正弦信号和高频正弦信号进行谐波处理，并输出谐波信号源；所述谐波信号优化模块(6)包括由运算放大器构成的前级电压跟随器模块(16)和由两节RC低通滤波器构成的后级低通滤波器模块(17)，用于实现谐波信号源的优化输出；所述前级电压跟随器模块(16)的输入端所述谐波信号发生模块(5)的输出端相连、输出端与所述后级低通滤波器模块(17)的输入端相连；所述后级功率放大模块(11)包括由功率放大芯片及其外围电路构成的可调功率放大模块(8)和负载(9)，所述可调功率放大模块(8)的输入端通过信号连接跳线(7)与所述后级低通滤波器模块(17)相连、输出端与所述负载(9)相连。2.如权利要求1所述的模拟式谐波激励源，其特征在于，所述低频信号发生模块(1)和高频信号发生模块(2)均由模拟量调节的信号发生芯片及其外围电路构成，用于分别产生低频正弦信号和高频正弦信号。3.如权利要求1所述的模拟式谐波激励源，其特征在于，所述谐波信号发生模块(5)包括运算放大器IC2和电阻R1～R4，所述谐波信号发生模块(5)的低频输入端连接电阻R1、高频输入端连接电阻R2后，并联输入到运算放大器IC2的反相输入端，运算放大器IC2的输出端经电阻R4与反相输入端相连，运算放大器IC2的同相输入端经电阻R3与GND端相连；在所述谐波信号发生模块(5)中，电阻R1、R2和R4的阻值关系为：R1＝R2＝R4，电阻R3阻值为：4.如权利要求1所述的模拟式谐波激励源，其特征在于，所述前级电压跟随器模块(16)包括运算放大器IC6A和电阻R12～R15，所述前级电压跟随器模块(16)的输入端经电阻R12后与运算放大器IC6A的同相输入端相连，运算放大器IC6A的同相输入端经电阻R13与GND端相连；运算放大器IC6A的反相输入端经电阻R14与GND端相连，运算放大器IC6A的反相输入端经电阻R15与输出端相连；所述后级低通滤波器模块(17)包括运算放大器IC6B、电阻R16～R17和电容C12～C13，所述后级低通滤波器模块(17)的输入端经串联的电阻R16、电阻R17后与运算放大器IC6B的同相输入端相连，电容C12一端接在电阻R16与电阻R17之间、另一端与运算放大器IC6B的输出端相连，电容C13一端接在电阻R17与运算放大器IC6B的同相输入端之间、另一端与GND端相连，运算放大器IC6B的反相输入端与输出端相连。5.如权利要求1所述的模拟式谐波激励源，其特征在于，所述低频信号调节模块(3)和高频信号调节模块(4)均是由结构、参数完全相同的COSC端调节模块(12)、IN端调节模块(13)、FADJ端调节模块(14)和幅值调节模块(15)组成，所述COSC端调节模块(12)、IN端调节模块(13)和FADJ端调节模块(14)用于调节所述低频信号发生模块(1)或高频信号发生模块(2)输出的正弦信号的频率，所述幅值调节模块(15)用于调节所述低频信号发生模块(1)或高频信号发生模块(2)输出的正弦信号的幅值。6.如权利要求5所述的模拟式谐波激励源，其特征在于，所述COSC端调节模块(12)包括单刀六档旋转开关S1和电容C1～C7，电容C1～C6的一端接地、另一端作为单刀六档旋转开关S1活动端的闭合触点，电容C7为可调电容，电容C7一端接地、另一端与单刀六档旋转开关S1的固定端相连，所述单刀六档旋转开关S1的固定端连接在所述低频信号发生模块(1)或高频信...
【专利技术属性】
技术研发人员：王新华，潘庆丰，陈迎春，杨合强，刘欢，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11
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