【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电路设计领域，具体涉及一种替代超声波接收控制用高压继电器的电路系统。
技术介绍
1、在超声波检测领域，对于超声波仪器而言，换能器发射一般需要高达数百-数千伏特的高压脉冲，而有效回波信号为微伏至毫伏量级。超声波仪器应用一般有两种模式，收发一体和收发分离模式，针对不同应用采用不同的控制方式。在低于100v伏的相控阵超声领域，这一功能一般通过专用t/r芯片通过编程控制方式实现，在高压领域一般通过高压干簧继电器予以实现。高压干簧继电器切换速度受限，一般是毫米级别，另外有冲击电流，切换过程会有不必要干扰引入，另外继电器是通过磁铁吸附接触实现，在弱信号领域会受到继电器本身电磁干扰。另外，高频次切换给继电器寿命也会降低，一般不适合于高速频繁切换的领域。且高压脉冲发射电路与低压接收电路一般通过高压干簧继电器进行连接，干簧继电器存在电磁干扰，切换时间以及长时间高频切换可靠性问题，而常规低压的收发芯片一般能抗压一百伏特电压，高压应用场合无法使用。
2、有鉴于此，本专利技术提供一种替代超声波接收控制用高压继电器的电路系统。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种替代超声波接收控制用高压继电器的电路系统，本专利技术提出一种利用二极管平衡桥结合偏置电源切换开关电路，以实现在数百-数千伏特高压超声波发射接收电路连接电路，以实现收发分离和收发一体功能。
2、为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：
3、一种替代超声波接收控制用高压继电
4、控制电路：用于接收输入时钟信号clk，输出高压触发信号给所述高压发生电路及输出收发控制信号给所述二极管平衡桥电路。
5、高压发生电路：用于接收高压触发信号及产生与所述高压触发信号相同步的高压脉冲信号t，所述高压脉冲信号t输出给所述二极管平衡桥电路。
6、二极管平衡桥电路包括平衡桥单元和偏置电源导通切换单元，所述二极管平衡桥电路用于接收所述收发控制信号和所述高压脉冲信号t，当收发控制信号为收发一体时，所述平衡桥单元导通正常的偏置电源，接收低压回波信号treco及产生回波信号，所述回波信号输出给所述被动匹配电路；当收发控制信号为收发分离时，所述平衡桥单元关闭偏置电源，所述回波信号、高压脉冲信号t及低压回波信号trecho被阻断。
7、被动匹配电路，接收所述回波信号，并将所述回波信号经过滤波和隔直后输出接收信号r。
8、在所述的技术方案基础之上再做进一步的改进的是，还包括发射换能器，当收发控制信号为收发一体时，所述发射换能器发出低压回波信号trecho给所述二极管平衡桥电路，且所述发射换能器兼做接收换能器；当收发控制信号为收发分离时，所述发射换能器为单纯的发射换能器。
9、在所述的技术方案基础之上再做进一步的改进的是，还包括接收换能器，当收发控制信号为收发一体时，所述接收换能器为空置；当收发控制信号为收发分离时，所述接收换能器为单纯的接收换能器。
10、在所述的技术方案基础之上再做进一步的改进的是，所述控制电路包括控制寄存器组及发射脉冲产生电路，所述控制寄存器组包括控制寄存器ctrl、prf寄存器和脉宽寄存器width。
11、所述控制寄存器ctrl用于输出收发控制信号给所述二极管平衡桥电路，及用于发射使能信号txen输出至所述发射脉冲产生电路。
12、所述prf寄存器用于输出脉冲重复频率给所述发射脉冲产生电路。
13、所述脉宽寄存器width输出脉宽width给所述发射脉冲产生电路。
14、在所述的技术方案基础之上再做进一步的改进的是，所述发射脉冲产生电路包括延时计数器和脉宽计数器。
15、所述延时计数器用于接收所述输入时钟信号clk、接收所述控制寄存器ctrl的使能信号txen和接收所述prf寄存器的脉冲重复频率；及其所述延时计数器用于输出延时触发信号给所述脉宽计数器。
16、所述脉宽计数器用于接收所述输入时钟信号clk、接收所述延时触发信号和接收所述脉宽寄存器width的脉宽width；及其所述脉宽计数器用于输出高压触发信号给所述高压发生电路。
17、在所述的技术方案基础之上再做进一步的改进的是，所述控制电路包括对寄存器组和发射脉冲产生电路进行读写的通信接口，所述通信接口包括内部通信总线、外部uart通信接口、i2c通信接口或spi通信接口。
18、在所述的技术方案基础之上再做进一步的改进的是，所述高压发生电路包括mos管q1、电阻r1、电阻r2、二极管d1、二极管d2、高压电源vpp、电容c1和电容c2。
19、所述电容c2的正极并联连接有所述电阻r1和所述mos管q1的d极，所述电容c2的负极并联连接有所述二极管d1的负极和所述二极管d2的正极。
20、所述电阻r1的另一端并联连接有所述高压电源vpp的正极和所述电容c1，所述电容c1的另一端接地。
21、所述mos管q1的g极并联连接有所述控制电路和电阻r2，所述电阻r2的另一端接地。
22、所述mos管q1的s极接地。
23、所述二极管d1的正极连接有高压输出接口，所述高压输出接口输出所述高压脉冲信号t给所述二极管平衡桥电路。
24、所述二极管d2的负极接地。
25、在所述的技术方案基础之上再做进一步的改进的是，所述平衡桥单元包括电阻r1、电阻r2、二极管d1、二极管d2、二极管d3和二极管d4。
26、其中，所述二极管d1的正极串联连接所述电阻r1，所述二极管d1的负极串联连接所述二极管d3的正极，所述二极管d3的负极串联连接所述电阻r2；
27、所述二极管d1和二极管d3并联连接所述二极管d2和二极管d4。
28、所述二极管d2的正极串联连接所述电阻r1，所述二极管d2的负极串联连接所述二极管d4的正极，所述二极管d4的负极串联连接所述电阻r2。
29、所述二极管d1的负极和所述二极管d3的正极接收所述高压发生电路的高压脉冲信号t。
30、所述二极管d2的负极和所述二极管d4的正极输出所述回波信号给所述被动匹配电路。
31、在所述的技术方案基础之上再做进一步的改进的是，所述偏置电源导通切换单元包括负载开关s1和负载开关s2。
32、所述负载开关s1包括mos管q0、mos管q1和电阻r0，所述mos管q0的g极连接所述控制电路，所述mos管q0的s极接地，所述mos管q0的d极分别连接有mos管q1的g极和电阻r0，所述mos管q1的s极连接电压vss的正极，所述mos管q1的d极连接所述电阻r1，所述电阻r0连接所述电压vss的正极。
33、所述负载开关s2包括mos管q0、mos管q1和电阻r0，所述mos管q0的g极连接所述控制电路，所述mos管q0本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种替代超声波接收控制用高压继电器的电路系统，其特征在于包括控制电路、高压发生电路、二极管平衡桥电路和被动匹配电路，
2.根据权利要求1所述的一种替代超声波接收控制用高压继电器的电路系统，其特征在于：还包括发射换能器，当收发控制信号为收发一体时，所述发射换能器发出低压回波信号TRECHO给所述二极管平衡桥电路，且所述发射换能器兼做接收换能器；当收发控制信号为收发分离时，所述发射换能器为单纯的发射换能器。
3.根据权利要求2所述的一种替代超声波接收控制用高压继电器的电路系统，其特征在于：还包括接收换能器，当收发控制信号为收发一体时，所述接收换能器为空置；当收发控制信号为收发分离时，所述接收换能器为单纯的接收换能器。
4.根据权利要求1所述的一种替代超声波接收控制用高压继电器的电路系统，其特征在于：所述控制电路包括控制寄存器组及发射脉冲产生电路，所述控制寄存器组包括控制寄存器CTRL、PRF寄存器和脉宽寄存器Width；
5.根据权利要求1所述的一种替代超声波接收控制用高压继电器的电路系统，其特征在于：所述发射脉冲产生电路包括延时计
6.根据权利要求4所述的一种替代超声波接收控制用高压继电器的电路系统，其特征在于：所述控制电路包括对寄存器组和发射脉冲产生电路进行读写的通信接口，所述通信接口包括内部通信总线、外部Uart通信接口、I2C通信接口或SPI通信接口。
7.根据权利要求1所述的一种替代超声波接收控制用高压继电器的电路系统，其特征在于：所述高压发生电路包括MOS管Q1、电阻R1、电阻R2、二极管D1、二极管D2、高压电源VPP、电容C1和电容C2，
8.根据权利要求1所述的一种替代超声波接收控制用高压继电器的电路系统，其特征在于：所述平衡桥单元包括电阻R1、电阻R2、二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4，
9.根据权利要求8所述的一种替代超声波接收控制用高压继电器的电路系统，其特征在于：所述偏置电源导通切换单元包括负载开关S1和负载开关S2，
10.根据权利要求8所述的一种替代超声波接收控制用高压继电器的电路系统，其特征在于：所述被动匹配电路包括电容C1、电阻R1和电感L1，所述电容C1的一端连接所述二极管平衡桥电路，所述电容C1的另一端分别并联有电阻R1和电感L1，所述电阻R1的另一端接地，所述电感L1的另一端接地。
...【技术特征摘要】
1.一种替代超声波接收控制用高压继电器的电路系统，其特征在于包括控制电路、高压发生电路、二极管平衡桥电路和被动匹配电路，
2.根据权利要求1所述的一种替代超声波接收控制用高压继电器的电路系统，其特征在于：还包括发射换能器，当收发控制信号为收发一体时，所述发射换能器发出低压回波信号trecho给所述二极管平衡桥电路，且所述发射换能器兼做接收换能器；当收发控制信号为收发分离时，所述发射换能器为单纯的发射换能器。
3.根据权利要求2所述的一种替代超声波接收控制用高压继电器的电路系统，其特征在于：还包括接收换能器，当收发控制信号为收发一体时，所述接收换能器为空置；当收发控制信号为收发分离时，所述接收换能器为单纯的接收换能器。
4.根据权利要求1所述的一种替代超声波接收控制用高压继电器的电路系统，其特征在于：所述控制电路包括控制寄存器组及发射脉冲产生电路，所述控制寄存器组包括控制寄存器ctrl、prf寄存器和脉宽寄存器width；
5.根据权利要求1所述的一种替代超声波接收控制用高压继电器的电路系统，其特征在于：所述发射脉冲产生电路包括延时计数器和脉宽计数器，
6.根据权利要求4所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：武二永，梅德庆，
申请(专利权)人：浙江大学舟山海洋研究中心，
类型：发明
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