微型超声波气泡探测器控制电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种微型超声波气泡探测器控制电路，其由超声波发射端驱动、超声波接收端信号放大滤波、信号模数转换三部分电路组成。超声波发射端驱动部分由有源晶体振荡器提供，超声波接收端信号放大滤波部分由超高速电压比较器和阻容低通滤波器组成，信号数模转换部分由超高速电压比较器完成。由于接收到的超声波脉冲的放大、整流、模数转换均由电压比较器来完成，从而使接收端电路仅用一个双电压比较器芯片即可完成，减少了元件使用的数量，缩小了电路体积。
【专利说明】微型超声波气泡探测器控制电路
所属【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种探测管路液体内气泡的传感装置的控制电路，特别是一种微小体积的超声波气泡探测器控制电路。
【背景技术】
[0002]现有的探测管路液体内气泡的超声波探测器控制电路，其原理均为通过检测透射过管路的超声波信号强度，并根据转换后的电压信号变化来判断管路中是否存在气泡。其接收端电路大多采用整流滤波或信号运算放大滤波，再对滤波后的信号进行信号处理的方法来给出有无气泡的判断输出。其共同的特点是均需要较多的元件，从而使探测器存在控制系统复杂、体积难以缩小、信号响应时间长、成本高等缺点。
【发明内容】
[0003]为了克服现有技术存在的缺陷，本实用新型专利提供一种微小型的超声波气泡探测器控制电路，其使用的元件少、体积小、系统简单稳定、信号响应速度快，便于封装成小型模块。
[0004]本实用新型所述微型超声波气泡探测器控制电路由超声波发射端驱动、超声波接收端信号放大滤波、信号模数转换三部分电路组成。超声波发射端驱动部分由有源晶体振荡器提供；超声波接收端信号放大滤波部分由超高速电压比较器和阻容低通滤波器组成；信号数模转换部分由超高速电压比较器完成。有源晶体振荡器输出端与超声波换能器发射端相连。超高速电压比较器由比较器I和比较器2两个比较器组成，超声波换能器接收端与比较器I输入端正极相连，比较器I输出通过阻容低通滤波器与比较器2输入端正极相连，比较器I和比较器2的输入端负极分别与串联分压电阻相连。该微型超声波气泡探测器控制电路的超声波发射频率和超声波接收频率在IMHz至5MHz之间。
[0005]为了减小控制电路板体积，在控制效果不变的情况下，使用最少数量的元件。本实用新型在接收端部分利用电压比较器直接将接收到的微弱超声波脉冲转换为数字脉冲信号，省去了传统的整流电路和运算放大器。将数字脉冲信号滤波后再通过另一电压比较器模数转换处理，将信号转换为数字高电平或低电平，无需与非门等逻辑电路。本实用新型对接收到的超声波脉冲的放大、整流、模数转换均由电压比较器来完成，从而使接收端电路仅用一个双电压比较器芯片即可完成，减少了元件使用的数量，精简了系统复杂度。制成双面贴片PCB后，板面积不超过12mmX28mm，利于嵌入气泡探测器壳体内，减小了探测器空间。
[0006]为了保证对高频微弱信号的采集，本实用新型采用高速电压比较器将峰值几十毫伏的正弦波脉冲切换为数字脉冲信号，再经过滤波处理，提高了探测器的精度和抗干扰能力。超高速电压比较器的响应时间小于10ns，低通滤波器延迟时间在2μ s到3μ s之间，从而整体电路的响应时间小于3 μ S，为气泡探测器提供了高速的信号响应。
[0007]由于本实用新型采用了独特的信号处理方法，使得本发明超声波气泡探测器控制电路模块体积微小、检测精度高、响应速度快，易于制成控制电路与传感器一体的气泡探测器。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1微型超声波气泡探测器控制电路框图
[0009]图2微型超声波气泡探测器控制电路原理图
【具体实施方式】:
[0010]如图1所示，本实用新型公开了一种微型超声波气泡探测器控制电路，其由发射端驱动、接收端信号放大滤波和信号模数转换三大部分组成。发射端驱动产生连续的超声波脉冲信号SI，用于驱动超声波换能器发射超声波。本实施例中，超声波振荡频率为2MHz，占空比为50%的方波。通过超声波换能器接收端接收到的微弱超声波电信号S2被送入信号比较器，与参考信号1S3比较后将超声波模拟信号整流放大为TTL电平的数字信号。此信号再经过S4到低通滤波器将高频信号转为纹波5%以下的稳恒直流信号S5。稳恒直流信号S5与参考信号2S6在比较器中进行二次比较，最终得到TTL电平的数字信号输出S7。本实施例中参考信号I和参考信号2均为稳恒直流信号，其作用是设定两个比较器的阀值。当气泡探测器管路中有液体时，超声波换能器接收端信号S2幅值将高于阀值参考信号S3，此时比较器输出信号S4为TTL电平的方波信号,经过滤波后直流信号S5将高于阀值参考信号S6，故此时输出信号S7为TTL高电平。当气泡探测器管路中有气泡或无液体时，超声波换能器接收端信号S2幅值将接近于0，此时比较器输出信号S4将为TTL低电平。经过滤波后S5依然为TTL低电平，故此时输出信号S7也为TTL低电平。
[0011]微型超声波气泡探测器控制电路原理图如图2所示，JPl为一 5V有源晶体振荡器，其作为发射端驱动部分向超声波换能器发出激励脉冲信号。JPl的脚I悬空、脚2接地、脚3为方波脉冲输出、脚4接供电VCC。本电路的供电电压VCC为5V±0.5V。JP2为MAX912或MAX9012等超高速双电压比较器，其响应时间在IOns以内。JP2脚11接VCC供电，脚3、
4、6、13、14为接地端，脚7和脚8为第一个比较器的输入端，接收到的超声波信号与脚8相连，脚7接参考信号1，参考信号I由R3和R4、R5分压所得。
【权利要求】
1.微型超声波气泡探测器控制电路由超声波发射端驱动、超声波接收端信号放大滤波、信号模数转换三部分电路组成，其特征在于超声波发射端驱动由有源晶体振荡器提供，超声波接收端信号放大滤波部分由超高速电压比较器和阻容低通滤波器组成，信号数模转换部分由超高速电压比较器完成，有源晶体振荡器输出端与超声波换能器发射端相连，超高速电压比较器由比较器I和比较器2两个比较器组成，超声波换能器接收端与比较器I输入端正极相连，比较器I输出通过阻容低通滤波器与比较器2输入端正极相连，比较器I和比较器2的输入端负极分别与串联分压电阻相连。
2.根据权利要求I所述的微型超声波气泡探测器控制电路，其特征在于超声波发射频率和超声波接收频率在IMHz至5MHz之间。
【文档编号】G01N29/22GK203405445SQ201320531339
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年8月29日 优先权日:2013年8月29日
【发明者】咸威 申请人:北京东方金荣超声电器有限公司, 咸威