用于电磁超声导波激励信号生成的线性功率放大装置的制造方法

文档序号:9219467
用于电磁超声导波激励信号生成的线性功率放大装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无损检测技术领域,特别涉及一种用于电磁超声导波激励信号生成的线性功率放大装置。
【背景技术】
[0002]相对于传统的超声检测需要对结构整个待检区域进行逐点扫查,超声导波具有传播距离远、衰减小的特点,可在单点激发而实现对待检结构长距离、大范围的全面检测。但由于超声导波的频散特性,若采用常规超声检测中使用的时域较窄而频率宽带的脉冲信号作为激励时,会使得时程曲线上的缺陷波包展宽,不便于缺陷特征信息的提取,甚至会导致不同缺陷反射波包发生混叠,使得缺陷信息难以分辨。因此,用于驱动超声导波换能器的激励信号需要采用时域和频带均较窄的信号,如加矩形窗、汉宁窗或海明窗等窗函数调制的多周期正弦波。在这种情况下,超声导波检测装置中的激励模块已不能采用传统的脉冲信号输出方式,需要能实现任意波形信号的输出。
[0003]相对于传统的压电超声导波检测技术,电磁超声导波检测技术具有非接触式、不需要耦合剂、无需对检测对象表面进行打磨处理及能对高温对象进行检测等优点,并且电磁超声导波检测结果重复性好。这些优点使得电磁超声导波检测技术更适合于超声导波定量评估的场合。对于激励装置而言,压电换能器属于容性负载,只需要激励装置提供的输出信号具有较大的幅值即可,而电磁超声换能器属于感性负载,需要激励装置能发射大功率的驱动信号。
[0004]综上所述,用于电磁超声导波检测的激励装置需要能输出大功率任意波形激励信号,这要求激励装置不仅能对送入其输入端口的小功率任意波形信号进行线性放大,且放大后的任意波形激励信号应具有足够的输出功率,以便能驱动电磁超声导波换能器在待检结构中产生超声导波。
[0005]但是,现有能输出任意波形激励信号的超声检测装置是针对压电换能器设计的。例如,现有技术中的激励压电换能器阵列产生超声导波的任意波形激励板卡,该任意波形激励板卡由USB接口电路、用于存储波形数据点的SRAM(静态随机存取存储器)、波形合成电路、控制USB接口电路、SRAM、波形合成电路进行波形数据点接收、存储和合成的FPGA (现场可编程门阵列)以及波形功放电路等几部分组成,该激励板卡可输出用于驱动压电换能器的高压任意波形信号,但其输出信号的功率较小,不适合激励电磁超声换能器。目前,能驱动电磁超声换能器的激励装置难以产生大功率的任意波形。例如,还有现有技术中的“一种电磁超声的电源装置”,该电源装置由信号产生器、功率放大装置、阻抗匹配器、EMAT(电磁超声换能器)发射以及EMAT接收探头组成,该装置采用谐振的方式为EMAT发射探头提供自起点至最大幅值、以等差数列的形式分布的激励电流。但该装置无法为EMAT发射探头提供任意波形激励信号。
[0006]因此,现有的能驱动电磁超声换能器的激励装置难以产生大功率的任意波形激励信号。

【发明内容】

[0007]本发明实施例提供了一种用于电磁超声导波激励信号生成的线性功率放大装置,以提供满足能驱动电磁超声导波换能器要求的大功率任意波形激励信号。该激励装置包括:多级驱动模块以及多个线性放大模块,其中,多级驱动模块中第一级驱动模块的输入端输入信号源输出的任意波形形状的信号,多级所述驱动模块用于逐级提高任意波形信号的输出功率,并产生多路输出功率提高后的任意波形信号;多个线性放大模块中各线性放大模块的输出端并联,多个线性放大模块中每个线性放大模块的输入端接收所述多路输出功率提高后的任意波形信号中的一路信号,多路输出功率提高后的任意波形信号中的一路信号至少输入至多个线性放大模块中的一个线性放大模块,每个线性放大模块用于对输入的任意波形信号进行线性放大,并在输出端输出线性放大后的任意波形形状的信号,多个线性放大模块输出的线性放大后的任意波形形状的信号进行功率合成以生成激励信号。
[0008]在一个实施例中,多级所述驱动模块中的第一级驱动模块包括一个用于提高信号输出功率的第一线性放大电路,多级所述驱动模块中的其他级驱动模块包括多个用于提高信号输出功率的第二线性放大电路,第一线性放大电路的输入端输入信号源输出的任意波形形状的信号,第一线性放大电路的输出端连接下一级驱动模块中的每个第二线性放大电路的输入端。
[0009]在一个实施例中,多级所述驱动模块包括第一级驱动模块和第二级驱动模块,所述第一级驱动模块包括一个第一线性放大电路,所述第二级驱动模块包括三个第二线性放大电路,该三个第二线性放大电路的输入端均连接所述第一线性放大电路的输出端,该三个第二线性放大电路的输出端分别输出一路输出功率提高后的任意波形信号。
[0010]在一个实施例中,所述第一线性放大电路,包括:第一 N沟道绝缘栅型场效应管、第一电源、第一电阻、第二电阻、第一电感、第三电阻、第四电阻、第一电容以及第五电阻,其中,所述第一电源的输出端连接所述第一电阻的第一端,所述第一电阻的第二端连接所述第二电阻的第一端,所述第二电阻的第二端连接地平面;所述第一电源的输出端连接所述第一电感的第一端,所述第一电感的第二端连接所述第三电阻的第一端,所述第三电阻的第二端连接所述第一 N沟道绝缘栅型场效应管的漏极;所述第一 N沟道绝缘栅型场效应管的源极连接所述第四电阻的第一端,所述第四电阻的第二端连接所述地平面,所述第一 N沟道绝缘栅型场效应管的源极为所述第一线性放大电路的输出端;所述第一 N沟道绝缘栅型场效应管的栅极连接所述第五电阻的第二端、所述第一电阻的第二端及所述第二电阻的第一端,所述第五电阻的第一端连接所述第一电容的第二端,所述第一电容的第一端连接所述任意波形发生模块的输出端。
[0011 ] 在一个实施例中,所述第二线性放大电路,包括:第二 N沟道绝缘栅型场效应管、第二电源、第六电阻、第二电感、第七电阻以及第八电阻,其中,所述第二 N沟道绝缘栅型场效应管的栅极连接所述第六电阻的第二端,所述第六电阻的第一端为所述第二线性放大电路的输入端;所述第二电源的输出端连接所述第二电感的第一端,所述第二电感的第二端连接所述第七电阻的第一端,所述第七电阻的第二端连接所述第二 N沟道绝缘栅型场效应管的漏极;所述第二 N沟道绝缘栅型场效应管的源极连接所述第八电阻的第一端,所述第八电阻的第二端连接地平面,所述第二 N沟道绝缘栅型场效应管的源极为所述第二线性放大电路的输出端。
[0012]在一个实施例中,所述线性放大模块,包括:第三N沟道绝缘栅型场效应管、第三电源、第九电阻、第三电感、第十电阻、第十一电阻,其中,所述第三N沟道绝缘栅型场效应管的栅极连接所述第九电阻的第二端,所述第九电阻的第一端为所述线性放大模块的输入端;所述第三N沟道绝缘栅型场效应管的漏极连接所述第十电阻的第一端,所述第十电阻的第二端连接所述第三电感的第一端,所述第三电感的第二端连接所述第三电源,所述第三N沟道绝缘栅型场效应管的漏极为所述线性放大模块的输出端;所述第三N沟道绝缘栅型场效应管的源极连接所述第十一电阻的第一端,所述第十一电阻的第二端连接地平面。
[0013]在一个实施例中,还包括:电容,所述电容的第一端并联多个线性放大模块的输出端,所述电容的第二端连接电磁超声导波换能器的输入端。
[0014]在本发明实施例中,依次通过多级驱动模块逐级提高信号源输出的任意波形信号的功率,以增强输出功率提高后的任意波形信号对线性放大模块的驱动能力,可实现一路输出功率提高后的任意波形信号对多个线性放大模块的同时驱动;通过将多个线性放大模块输出的线性放大后的任意波形信号进行功率合成以生成激励信号,可提高激励信号的输出功率,增强对电磁超声导波换能器的驱动能力,使得该激励信号为满足能驱动电磁超声导波换能器要求的大功率激励信号,而且该大功率激励信号的波形可以是任意的,
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