一种新型多探头双频超声波接收电路的设计方案.doc
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1、一种新型多探头双频超声波接收电路的设计方案1.引言现代渔业主要利用探鱼器来探测水下鱼类资源的分布,提高捕鱼业的产量。探鱼器利用的就是超声波探测的原理,由超声波探头根据需求发射出相应频率的超声波,超声波在遇到水中不同障碍物后反射回来,被探头接收。根据对反射数据的分析,最终得到该水域的信息。随着探鱼器的发展,为了探测更多更详细的水域信息,大角度多频率探测为了发展的趋势。所以增加超声波探测角度一般有两种方式,单探头的机械回扫探测和多个探头探测。由于单探头的机械回扫电路设计复杂,且探测间隔受到机械回扫速度的限制,所以一般采用多探头的方式。传统多探头接收电路由多个独立的单探头接收电路组成,且只能接收一种
2、频率的超声波,硬件体积庞大,成本高昂且效率低下。本文以三个双频探头为例子,设计了一种新的多探头双频超声波接收电路。2.整体电路概述本设计采用了三个双频超声波探头分时切换接收的新方法,接收电路主要由前级放大电路,开关切换电路,带通滤波电路和后级放大电路四个部分组成。信号经过独立的前级放大电路初步放大信号后,由模拟开关组成的开关切换电路切换至所需的带通滤波电路进行滤波放大,最后再经后级放大电路放大,转化为DSPIC芯片的AD模块适合的电压范围。3.具体电路设计3.1 前级放大电路前级放大电路的功能是隔离和初步放大。由于超声波探头工作在收发一体的方式,所以接收电路首先要经过一个隔离电路。如图1所示,
3、我们采用两个反向并联的1N4148二极管D1、D2接地达到隔离目的。当发射的时候,高压脉冲信号将直接通过二极管对地放电,二极管等效为短路,不会烧坏接收电路。当探头接收的时候,微小的信号无法使二极管导通,相当与断路,微小信号由后续接收电路放大接收。放大部分采用9013三极管搭建的共发射极放大电路,R3、R5为负反馈电阻,起到稳定BJT的偏置点的作用。放大电路增益为:令=120,算得到gm约为0.03.此时根据公式1可计算信号增益Av约等于61.6.3.2 开关切换电路开关切换电路由4066模拟开关组成,由DSPIC芯片引脚控制开关的开合。在发射电路发射超声波脉冲后,电路进入接收模式。芯片控制模拟
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