基于超聲波流量計(jì)中超聲波探頭的特性,超聲波探頭在高壓窄脈沖信號(hào)的激勵(lì)下能獲得較高的能量,更好的完成信號(hào)的發(fā)射與傳播。所以在本設(shè)計(jì)中,發(fā)射電路由單片機(jī)單個(gè)I/O引腳觸發(fā)激勵(lì)脈沖信號(hào),單片機(jī)激勵(lì)的信號(hào)脈寬大致為400ns,幅值為5V,由于激勵(lì)電路中采用的是FQPF4N90CN溝道增強(qiáng)型功率場(chǎng)效應(yīng)管,單片機(jī)I/O口的信號(hào)不足以驅(qū)動(dòng)其通斷,所以設(shè)計(jì)中選用了MAX4420作為驅(qū)動(dòng)芯片,MAX4420是一款經(jīng)常用于將TT/CMOS輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為高壓或者大電流輸出的單功率金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)器,信號(hào)經(jīng)MAX4420放大后,促使FQPF4N90C導(dǎo)通,由于高壓已經(jīng)對(duì)電容C3充電完成,所以電容將會(huì)通過(guò)電路瞬間放電產(chǎn)生高壓窄脈沖信號(hào),此信號(hào)作用在超聲波探頭上,使探頭的壓電晶片轉(zhuǎn)換為聲能,實(shí)現(xiàn)由電能到機(jī)械能的轉(zhuǎn)換,產(chǎn)生超聲波信號(hào)。電路圖如圖3.5所示。
超聲波流量計(jì)電路具體的工作原理為：在沒(méi)有激勵(lì)發(fā)射脈沖時(shí),高壓電源HVCC通過(guò)電阻R3和R4對(duì)能承受高壓的電容C3充電,使其兩端的電壓差達(dá)到高壓電源的輸出值。當(dāng)發(fā)射的激勵(lì)脈沖到達(dá)后,場(chǎng)效應(yīng)管FQPF4N90C在瞬間被導(dǎo)通,C3通過(guò)FQPF4N90C向后續(xù)的電路進(jìn)行快速放電,由于電容的特性,其兩端的電壓不能突變,所以使得輸出端的電位差瞬間約為高壓電源的負(fù)向值,而這個(gè)負(fù)向的脈沖將瞬間作用在超聲波探頭上,使其快速發(fā)生壓電變換,激勵(lì)出高能的超聲脈沖。 |
