低频电磁超声导波接收信号的放大方法和装置的制造方法_2

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>[0021]图3是根据本发明可选实施例的一种低频电磁超声导波接收信号的放大电路结构图;
[0022]图4是根据本发明可选实施例的一种频率-放大倍数的变化关系的示意图;
[0023]图5a是根据本发明可选实施例的一种放大之后的低频电磁超声导波接收信号波形图;
[0024]图5b是根据本发明可选实施例的另一种放大之后的低频电磁超声导波接收信号波形图;
[0025]图5c是根据本发明可选实施例的另一种放大之后的低频电磁超声导波接收信号波形图;以及
[0026]图6是根据本发明实施例的一种低频电磁超声导波接收信号的放大方法的流程图。
【具体实施方式】
[0027]为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。
[0028]需要说明的是,本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0029]根据本发明实施例,提供了一种低频电磁超声导波接收信号的放大装置的实施例。
[0030]图1是根据本发明实施例的一种低频电磁超声导波接收信号的放大装置的示意图,如图1所示,该装置包括多级放大电路10和多个钳位电路20,其中:
[0031]多级放大电路10,用于对检测到的第一目标信号进行放大,其中,多级放大电路包括至少三级放大电路,且多级放大电路中每级放大电路依次串联,放大之后的第一目标信号用于检测被测材料的损伤程度,在图1中示出N级放大电路。
[0032]在本发明实施例中的多级放大电路至少包括三级放大电路,例如,四级放大电路,五级放大电路和六级放大电路等。具体地,如图1所示,多级放大电路1包括放大电路10-1、放大电路10-2、放大电路10-3,以及放大电路10-N,上述多级放大电路用于对第一目标信号进行放大,其中,第一目标信号为经保护电路40放大之后的低频电磁超声导波接收信号,并且低频电磁超声导波接收信号由某一电磁超声换能器在待检试件中激励产生的超声导波与缺陷或边界等交互作用之后的散射信号经另一电磁超声换能器拾取而得,N为大于或者等于3的正整数。
[0033]作为优选,在本发明实施例中,采用的多级放大电路可以为四级放大电路,S卩:放大电路10-1、放大电路10-2、放大电路10-3和放大电路10-4,该四级放大电路依次串联连接,采用该四级放大电路即可满足对低频电磁超声导波接收信号按照预设倍数进行放大的目的,且通过该四级放大电路放大之后的低频电磁超声导波接收信号的效果最佳。
[0034]多个钳位电路20,多级放大电路中每级放大电路均并联一个钳位电路,多个钳位电路中每个钳位电路用于对并联的放大电路输出的高压信号进行限幅。
[0035]具体地,多级放大电路中每级放大电路均并联一个钳位电路,如图1所示,在每个放大电路的两端均并联一个钳位电路:例如,钳位电路20-1、钳位电路20-2、钳位电路20-3以及钳位电路20-N。当由某一电磁超声换能器产生低频电磁超声导波时,另一电磁超声换能器会感知一个初始高压信号(例如,高压射频交叉感应信号),该初始高压信号的幅值远大于低频电磁超声导波接收信号的幅值。当放大电路对低频电磁超声导波接收信号进行放大时,也会对流入至放大电路中的初始高压信号进行放大,然而,放大之后的初始高压信号过大会导致后续电路进入饱和状态,难以快速恢复,因此,在本发明实施例中,可以通过上述钳位电路对放大之后的初始高压信号进行限幅,保证电路的正常运行。
[0036]在本发明实施例中,通过多级放大电路对检测到的第一目标信号进行多级放大,并通过设置在每级放大电路两端的钳位电路对放大电路输出的高压信号进行限幅,不仅能快速从高压信号所产生的冲击中恢复过来,而且还能将后续的微弱低频电磁超声导波接收信号进行上百dB的线性放大,达到了对低频电磁超声导波接收信号进行放大的目的,从而实现了准确检测低频电磁超声导波接收信号的技术效果,进而解决了现有技术中无法准确检测低频电磁超声导波接收信号的技术问题。
[0037]可选地,如图1所示,上述放大装置还包括:保护电路40,保护电路40的输入端接收初始目标信号,保护电路40的输出端与第一级放大电路10-1相连接,用于限制初始目标信号中初始高压信号的幅值,输出第一目标信号。
[0038]上述保护电路40的输入端接收电磁超声换能器接收到的初始目标信号,然后,保护电路40过滤接收到的初始目标信号中的高频噪声信号,以抑制共模干扰。同时,保护电路40还可以限制初始目标信号中的初始高压信号(例如,高压射频交叉感应信号)的幅值,进而输出第一目标信号和限幅后的初始高压信号。在保护电路40输出第一目标信号和限幅后的初始高压信号之后,通过多级放大电路对保护电路40输出的第一目标信号和限幅后的初始高压信号进行多级放大。为了保证放大之后的初始高压信号不会导致后续电路进入饱和状态,可以通过并联在放大电路两端的钳位电路对放大之后的初始高压信号进行限幅。
[0039]需要说明的是,在本发明实施例中,保护电路40除限制初始高压信号的幅值外,还可以直接隔离共模干扰,避免需要采用差分放大器模式来抑制共模干扰,同时,可以有效减少后续电路中采用的放大器的数量,其重要意义在于可减小整个电路引入的随机噪声。
[0040]可选地,如图1所示,在本发明实施例中,如果多级放大电路为四级放大电路,则该四级放大电路包括第一级放大电路(即放大电路10-1)、第二级放大电路(S卩放大电路10-
2)、第三级放大电路(即放大电路10-3)和第四级放大电路(即放大电路10-4 ),并且,第一级放大电路、第二级放大电路、第三级放大电路和第四级放大电路依次串联,其中,第一级放大电路用于对输入第一级放大电路的第一目标信号按照第一预设倍数Al进行放大;第二级放大电路用于对第二目标信号按照第二预设倍数A2进行放大;第三级放大电路用于对第三目标信号按照第三预设倍数A3进行放大;第四级放大电路用于对第四目标信号按照第四预设倍数A4进行放大。
[0041]多级放大电路除了对第一目标信号进行放大之外,还同时对保护电路40输出的限幅后的初始高压信号进行放大。例如,第一级放大电路对限幅后的初始高压信号按照倍数Al进行放大,得到第一高压信号VI,然后,通过钳位电路20-1对第一高压信号Vl进行限幅,得到限幅之后的第一高压信号VI;第二级放大电路对限幅之后的第一高压信号Vl按照倍数A2进行放大,得到第二高压信号V2,然后,通过钳位电路20-2对第二高压信号V2进行限幅,得到限幅之后的第二高压信号V2;第三级放大电路对限幅之后的第二高压信号V2按照倍数A3进行放大,得到第三高压信号V3,然后,通过钳位电路20-3对第三高压信号V3进行限幅,得到限幅之后的第三高压信号V3;第四级放大电路对限幅之后的第三高压信号V3按照倍数A4进行放大,得到第四高压信号V4,然后,通过钳位电路20-4对第四高压信号V4进行限幅,得到限幅之后的第四高压信号V4。
[0042]进一步地,该放大装置还包括第一隔直电路和第二隔直电路,其中:第一隔直电路设置在第一间隔、第二间隔、第三间隔、第四间隔中的至少一个间隔,用于对输入至多级放大电路中的直流信号进行隔离,其中,第一间隔为保护电路和第一级放大电路之间的间隔,第二间隔为第一级放大电路和第二级放大电路之间的间隔,第三间隔为第二级放大电路和第三级放大电路之间的间隔,第四间隔为第三级放大电路和第四级放大电路之间的间隔;第二隔直电路的输入端与第四级放大电路的输出端相连接,用于对第四级放大电路的输出信号中的直流信号进行隔离。
[0043]具体地,在本发明实施例中,可以在下述至少一个间隔内设置第一隔直电路:第一间隔、第二间隔、第三间隔和第四间隔,其中,在第一间隔设置第一隔直电路是指保护电路和第一级放大电路之间设置第一隔直电路;在第二间隔设置第一隔直电路是指在第一级放大电路和第二级放大电路之间设置第一隔直电路;在第三间隔设置第一隔直电路是指在第二级放大电路和第三级放大电路之间设置第一隔直电路;在第四间隔设置第一隔直电路是指在第三级放大电路和第四级放大电路之间设置第一隔直电路。进而,通过第一隔直电路对输入至第一级放大电路、第二级放大电路、第三级放大电路和第四级放大电路的信号中的至少一种信号中的直流信号进行隔离。
[0044]作为优选,为了保证放大之后的低频电磁超声导波接收信号的精确度,可以在保护电路和第一级放大电路之间设置一个第一隔直电路,并在第二级放大电路和第三级放大电路设置一个第一隔直电路。
[0045]如图1所示,第一隔直电路30-1设置在保护电路40和放大电路10-1之间(S卩,第一间隔),除了设置在放大电路10-1和保护电路40之间外,还可以在放大电路10-1和放大电路10-2( S卩,第二间隔)、放
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