權(quán)利要求書： 1.一種超聲波探傷儀的增益控制電路，其特征在于，包括：?jiǎn)无D(zhuǎn)雙增益電路，具有一固定6db的增益放大器，該增益放大器的正輸入端通過電感L5與隔直電容C23組成的LC濾波電路電連接超聲波接收回路的輸出端；

所述增益放大器具有2路OUT輸出端；其中，所述增益放大器的一路OUT輸出端電連接GA1的P輸入端，且所述增益放大器的另一路OUT輸出端電連接GA1的N輸入端；

所述增益放大器將輸入端的超聲波接收回路的反射信號(hào)轉(zhuǎn)換為差分增益信號(hào)輸出至GA1；

所述GA1串聯(lián)連接GA2,且所述GA1與GA2的單個(gè)增益范圍均為?11.5db?36.5db；

所述GA2的OUTL、OUTH兩路增益輸出端通過ADC前級(jí)驅(qū)動(dòng)電路電連接用于信號(hào)轉(zhuǎn)換的ADC；

增益調(diào)節(jié)電路，包括一轉(zhuǎn)換模擬信號(hào)的DAC，該DAC的D端控制引腳電連接FPGA；

DAC將FPGA的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為控制GA的模擬信號(hào)，且通過該模擬信號(hào)進(jìn)一步對(duì)GA1和GA2增益調(diào)節(jié)；

所述DAC的OUT輸出引腳電連接電壓調(diào)節(jié)范圍為?1到+1的第一增益放大器，且所述第一增益放大器的輸出端電連接電壓調(diào)節(jié)范圍為+0.04到+0.94的第二增益放大器；

所述第二增益放大器的輸出端通過開關(guān)U19電連接GA1和GA2；

所述開關(guān)U19外接有兩路增益調(diào)節(jié)支路；其中，第一條增益調(diào)節(jié)支路為放大電壓為0.124的細(xì)調(diào)增益支路，第二條增益節(jié)支路為放大電壓為0.94的粗調(diào)增益支路。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波探傷儀的增益控制電路，其特征在于：所述ADC前級(jí)驅(qū)動(dòng)電路包括一驅(qū)動(dòng)放大器，該驅(qū)動(dòng)放大器的正輸入端與負(fù)輸出端之間、負(fù)輸入端與正輸出端之間分別通過反饋電阻R25和R31相互連通；且，所述驅(qū)動(dòng)放大器的兩路輸入端均電連接有調(diào)整帶寬的RLC濾波電路。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波探傷儀的增益控制電路，其特征在于：所述GA1的P、N輸出端與GA2的正負(fù)P、N輸入端對(duì)調(diào)，且GA2的OUTL、OUTH輸出端與ADC的正負(fù)N+、N?輸入端對(duì)調(diào)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波探傷儀的增益控制電路，其特征在于：所述第一增益放大器與第二增益放大器通過線性調(diào)節(jié)電壓進(jìn)行增益放大。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波探傷儀的增益控制電路，其特征在于：所述細(xì)調(diào)增益支路和粗調(diào)增益支路均由2個(gè)分壓電阻并聯(lián)連接滑動(dòng)變阻器、隔直電容組成；且，所述粗調(diào)增益支路中分壓電阻的阻值和隔直電容的容值均比細(xì)調(diào)增益支路大。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波探傷儀的增益控制電路，其特征在于：還包括一單片機(jī)，該單片機(jī)單獨(dú)電連接操作面板，且單片機(jī)外接有獨(dú)立供電電路；

該供電電路具有第一三極管和第二MOS開關(guān)管；

所述第一三極管的基極電連接單片機(jī)的供電控制端，且所述第一三極管的集電極電連接第二MOS開關(guān)管的柵極，所述第二MOS開關(guān)管的漏極通過由電感L35并聯(lián)連接電容C254組成的LC濾波電路電連接供電芯片U43。

說明書： 一種超聲波探傷儀的增益控制電路技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本實(shí)用新型涉及一種測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種超聲波探傷儀的增益控制電路。背景技術(shù)[0002] 超聲波探傷儀接收的信號(hào)很弱時(shí)，ADC很難準(zhǔn)確的進(jìn)行采集和轉(zhuǎn)換信號(hào)，從而導(dǎo)致處理器也無法精準(zhǔn)的處理信號(hào)通過顯示屏顯示出來，使得顯示屏顯示的信號(hào)波形幅度過大

或者過小，無法精準(zhǔn)的顯示在顯示屏的百分之60左右位置，因此需要調(diào)節(jié)信號(hào)的增益參數(shù)，

根據(jù)信號(hào)的強(qiáng)弱實(shí)時(shí)的調(diào)節(jié)增益，使得信號(hào)能夠被ADC的精準(zhǔn)的采集和被處理器轉(zhuǎn)換處理

后清晰的顯示在顯示屏上；

[0003] 目前的超聲波探傷儀增益調(diào)節(jié)電路雖然能夠?qū)崿F(xiàn)增益的調(diào)節(jié)，但是調(diào)節(jié)增益的位置單一，無法實(shí)現(xiàn)多處的不同梯度的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，不夠智能化。

[0004] 現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)階段人們的需求，基于現(xiàn)狀，急需對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行改革。實(shí)用新型內(nèi)容

[0005] 本實(shí)用新型的目的在于提供一種超聲波探傷儀的增益控制電路，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

[0006] 本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案一種超聲波探傷儀的增益控制電路，包括控制電路板，

[0007] 控制電路板上集成有單轉(zhuǎn)雙增益電路，具有一固定6db的增益放大器，該放大器的正輸入端通過電感L5與隔直電容C23組成的LC濾波電路電連接超聲波接收回路的輸出端；

[0008] 其中，所述增益放大器的一路OUT輸出端電連接GA1的P輸入端，且所述增益放大器的另一路OUT輸出端電連接GA1的N輸入端；所述增益放大器將輸入端的超聲波接收回路

反射信號(hào)轉(zhuǎn)換為差分增益信號(hào)輸出至GA1，有效的降低了超聲波反射信號(hào)的噪聲，且實(shí)現(xiàn)

了抑制超聲波發(fā)射電路中負(fù)脈沖的重復(fù)頻率；

[0009] 所述GA1串聯(lián)連接GA2,所述GA1與GA2的單個(gè)增益范圍均為?11.5db?36.5db，且所述GA2的OUTL、OUTH兩路增益輸出端通過ADC前級(jí)驅(qū)動(dòng)電路電連接用于信號(hào)轉(zhuǎn)換的

ADC；所述ADC前級(jí)驅(qū)動(dòng)電路包括一驅(qū)動(dòng)放大器，該驅(qū)動(dòng)放大器的正輸入端與負(fù)輸出端、負(fù)輸

入端與正輸出端分別設(shè)有反饋電阻R25和R31，且所述驅(qū)動(dòng)放大器的兩路輸入端均電連接有

調(diào)整帶寬的RLC濾波電路，RLC濾波電路將GA2輸出端的帶寬調(diào)整至適合于ADC前級(jí)驅(qū)動(dòng)電

路處理的帶寬。

[0010] 控制電路板上還集成有增益調(diào)節(jié)電路，包括一轉(zhuǎn)換模擬信號(hào)的DAC，該DAC的D端控制引腳電連接FPGA，DAC將FPGA的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為控制GA的模擬信號(hào)，通過該模擬信號(hào)控

制GA1與GA2進(jìn)行增益調(diào)節(jié)；

[0011] 所述DAC的OUT輸出引腳電連接電壓調(diào)節(jié)范圍為?1到+1的第一增益放大器，且所述第一增益放大器的輸出端電連接電壓調(diào)節(jié)范圍為+0.04到+0.94的第二增益放大器，第

一增益放大器與第二增益放大器通過線性調(diào)節(jié)電壓實(shí)現(xiàn)增益放大，所述第二增益放大器的

輸出端通過開關(guān)U19電連接GA1和GA2；

[0012] 所述開關(guān)U19外接有兩路增益調(diào)節(jié)支路，其中，第一條增益調(diào)節(jié)支路為放大電壓為0.124的細(xì)調(diào)增益支路，第二條增益節(jié)支路為放大電壓為0.94的粗調(diào)增益支路；所述細(xì)調(diào)

增益支路和粗調(diào)增益支路均由2個(gè)分壓電阻并聯(lián)連接滑動(dòng)變阻器、隔直電容組成，且粗調(diào)增

益支路均比細(xì)調(diào)增益支路中的分壓電阻阻值和隔直電容的容值大，這樣才使得調(diào)節(jié)的電壓

不同，從而放大的增益也不同。

附圖說明[0013] 圖1為本實(shí)用新型立體結(jié)構(gòu)示意圖；[0014] 圖2為本實(shí)用新型正面結(jié)構(gòu)示意圖；[0015] 圖3為本實(shí)用新型操作面板示意圖；[0016] 圖4為本實(shí)用新型工作過程框圖；[0017] 圖5為本實(shí)用新型單雙晶切換控制電路圖；[0018] 圖6為本實(shí)用新型第一三極管組TA1或第二三極管組TA2內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；[0019] 圖7為本實(shí)用新型超聲波發(fā)射電路圖；[0020] 圖8為本實(shí)用新型超聲波接收回路圖；[0021] 圖9為本實(shí)用新型高壓驅(qū)動(dòng)電路圖；[0022] 圖10(a)為本實(shí)用新型單轉(zhuǎn)雙增益電路的前端單轉(zhuǎn)雙部分電路圖；[0023] 圖10(b)為本實(shí)用新型單轉(zhuǎn)雙增益電路的GA控制部分電路圖；[0024] 圖11(a)為本實(shí)用新型ADC前級(jí)驅(qū)動(dòng)電路圖；[0025] 圖11(b)為本實(shí)用新型ADC電路圖；[0026] 圖12(a)為本實(shí)用新型增益調(diào)節(jié)電路第一增益放大器電路圖；[0027] 圖12(b)為本實(shí)用新型增益調(diào)節(jié)電路述第二增益放大器電路圖；[0028] 圖12(c)為本實(shí)用新型增益調(diào)節(jié)電路增益調(diào)節(jié)支路電路圖；[0029] 圖13為本實(shí)用新型FPGA電路圖；[0030] 圖14為本實(shí)用新型單片機(jī)供電電路圖。具體實(shí)施方式[0031] 下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的

實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所

有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

[0032] 第一方面，本實(shí)用新型提供一種超聲波探傷儀的增益控制電路的實(shí)施例，闡述本實(shí)用新型的按鍵工作時(shí)所實(shí)現(xiàn)的功能；

[0033] 參考圖1?3，包括一包裝外殼，該包裝外殼的前側(cè)中間位置設(shè)有顯示超聲波形的顯示屏，且顯示屏的底部設(shè)有操作面板，所述操作面板的最左側(cè)具有區(qū)域菜單按鍵，該區(qū)域菜

單按鍵包括：用于增加增益的db+鍵、用于減少增益的db?鍵、用于調(diào)整增益幅度的DB鍵、查

看探頭頻率與探頭阻尼的探頭參數(shù)鍵、用于選擇菜單翻頁功能的方向鍵和菜單鍵；所述菜

單鍵包括設(shè)置鍵、校準(zhǔn)鍵和數(shù)據(jù)分析鍵；

[0034] 所述區(qū)域菜單按鍵右側(cè)設(shè)有上、下兩排快捷功能按鍵；其中，[0035] 所述上排快捷功能按鍵包括存儲(chǔ)探傷數(shù)據(jù)的探傷通道鍵，一個(gè)通道可以存儲(chǔ)一組探傷數(shù)據(jù)，則多個(gè)通道可預(yù)先測(cè)試并存儲(chǔ)多組不同的探傷設(shè)置數(shù)據(jù)；包括將回波位置大幅

度左右移動(dòng)且不改變回波之間的距離的延時(shí)抑制鍵；包括增加或減少增益梯度的增益調(diào)節(jié)

鍵，在每次增加或減少增益時(shí)，增益調(diào)節(jié)鍵用于改變每次調(diào)節(jié)的幅度；增益與回波幅度成正

比，且與衰減成反比，增益加大則回波幅度增高，衰減減??；增益減小則回波幅度降低，衰減

加大；包括切換探傷視圖與工件模擬視圖的顯示切換鍵；包括選擇直探頭、斜探頭、單晶探

頭與雙晶探頭的探頭類型鍵；包括選用進(jìn)玻門與失波門的位置、寬度和高度的波門選擇鍵；

包括選用手動(dòng)或自動(dòng)零點(diǎn)測(cè)試的零點(diǎn)選擇鍵，零點(diǎn)用于測(cè)試探頭與探傷儀的固定聲波延

時(shí)，延時(shí)可以使得回波位置大幅度左右移動(dòng)，而不改變回波之間的距離，同時(shí)可以將多余的

波形移除；

[0036] 所述下排快捷功能按鍵包括將波門的門高線制作與DAC曲線形狀一致的DAC鍵，便于根據(jù)缺陷的當(dāng)量值進(jìn)行報(bào)警，解決單獨(dú)對(duì)波高進(jìn)行報(bào)警的缺陷；

[0037] 還包括：對(duì)同一增益時(shí)波門內(nèi)出現(xiàn)的最高波峰記憶的峰值記憶鍵、將屏幕固定于回波波峰界面的屏幕凍結(jié)鍵、根據(jù)三倍近場(chǎng)區(qū)校準(zhǔn)的AG校準(zhǔn)鍵、自動(dòng)調(diào)整增益，使門內(nèi)增

益波高達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)波高的自動(dòng)增益鍵、放大顯示門內(nèi)回波參數(shù)的門內(nèi)展寬鍵、對(duì)波門內(nèi)連續(xù)

多個(gè)回波的峰值點(diǎn)進(jìn)行記憶并連成一條包絡(luò)線的回波包絡(luò)鍵，該回波包絡(luò)鍵能夠根據(jù)形狀

找到缺陷的最高波，并且可以判斷缺陷的性質(zhì)。

[0038] 所述包裝外殼的側(cè)面設(shè)有連接電源的電源接口、高清HDMI接口、傳輸U(kuò)SB接口、網(wǎng)絡(luò)LAN接口；

[0039] 其中，在調(diào)節(jié)增益時(shí)，實(shí)則是調(diào)節(jié)回波幅度，本實(shí)用新型設(shè)置了四個(gè)增益調(diào)節(jié)檔位步長，分別為：增益0.1，表示調(diào)節(jié)步長按照0.1db進(jìn)行增減；增益1.5，表示調(diào)節(jié)步長按照

1.5db進(jìn)行增減；增益2.5，表示調(diào)節(jié)步長按照2.5db進(jìn)行增減；增益4，表示調(diào)節(jié)步長按照4db

進(jìn)行增減；增益6，表示調(diào)節(jié)步長按照6db進(jìn)行增減；

[0040] 其中，在AG校準(zhǔn)時(shí)，首先確定一個(gè)點(diǎn)波高，再通過距離波幅公式，計(jì)算出AG曲線上所有點(diǎn)高度；校準(zhǔn)點(diǎn)在三倍近場(chǎng)區(qū)以內(nèi)，距離小于校準(zhǔn)點(diǎn)距離的高度等于校準(zhǔn)點(diǎn)高度，大

于的按衰減公式計(jì)算，校準(zhǔn)點(diǎn)在三倍近場(chǎng)區(qū)以外，按上述衰減公式計(jì)算三倍近場(chǎng)區(qū)上的高

度為最大高度，三倍近場(chǎng)區(qū)內(nèi)均為最大高度，其余點(diǎn)按衰減公式根據(jù)校準(zhǔn)波高計(jì)算；

[0041] 衰減公式： 計(jì)算，其中，x1、x2代表距離，h1、h2代表波幅。[0042] 近場(chǎng)區(qū)公式: 其中，S直探頭＝D2；S斜探頭＝D1×D2；N表示近場(chǎng)區(qū)；l表示波長；C表示波速；F表示探頭頻率；S表示探頭面積；D1、D2表示晶片尺寸。

[0043] 第二方面，本實(shí)用新型還公開了另一實(shí)施例，闡述控制電路板的組成、工作原理以及所實(shí)現(xiàn)的功能，用于支持上述第一方面的按鍵工作。

[0044] 參考圖5?6，所述包裝外殼內(nèi)部設(shè)有控制電路板，控制電路板上集成有單雙晶切換控制電路，該電路具有一阻尼匹配切換信號(hào)端RLY_DMP，該信號(hào)端的一端通過保護(hù)電阻R1電

連接第一三極管組TA1；還具有一單雙晶控制信號(hào)端RLY_TRM，該信號(hào)端的一端通過保護(hù)電

阻R2電連接第二三極管組TA2；所述阻尼匹配切換信號(hào)端RLY_DMP和單雙晶控制信號(hào)端

RLY_TRM另一端均電連接FPGA的控制引腳；

[0045] 所述第一三極管組TA1和第二三極管組TA2均包括C1、C2、I1、E和I2五個(gè)引腳，且所述第一三極管組TA1和第二三極管組TA2內(nèi)部集成有共發(fā)射極的一對(duì)三極管Tr1和Tr2，且該

一對(duì)三極管的基極之間設(shè)有分壓電阻R101和R102,所述三極管Tr1和Tr2的共發(fā)射極處電連

接分壓電阻R101、R102之間的分壓點(diǎn)作為E引腳，且三極管Tr1和Tr2的基極分別通過電連接

另一組保護(hù)電阻R103和R104分別作為I1引腳和I2引腳，且三極管Tr1和Tr2的集電極分別

作為C1引腳和C2引腳；

[0046] 所述第一三極管組TA1的C1引腳和C2引腳分別電連接第二繼電器的L?控制引腳和第三繼電器的L?控制引腳，所述第二三極管組TA2的C1引腳電連接第一繼電器的L?控制引

腳；所述第一繼電器、第二繼電器和第三繼電器的均通過其SA1控制引腳級(jí)聯(lián)連接；所述第

一繼電器的CA控制引腳電連接第一晶元，且所述第一繼電器、第二繼電器和第三繼電器的

L?控制引腳均電連接第一晶元；所述第一繼電器的CB控制引腳電連接第二繼電器的CA控制

引腳，且所述第二繼電器的CB控制引腳與所述第三繼電器的SA1控制引腳電連接第二晶元；

[0047] 所述第一晶元電連接超聲波接收回路，且所述第二晶元電連接超聲波發(fā)射電路；[0048] 參考圖8，所述超聲波接收回路包括兩路并聯(lián)連接的第一路接收回路和第二路接收回路，且每一路的接收回路均由相向并聯(lián)連接的二極管和反射超聲波信號(hào)的初級(jí)前置放

大器組成；其中，第一路接收回路的初級(jí)前置放大器的正輸入端并聯(lián)連接有一電阻R9，且第

二路接收回路的初級(jí)前置放大器的正輸入端并聯(lián)連接有一電阻R16，且電阻R9與電阻R16的

阻值不同，促使第一路接收回路的初級(jí)前置放大器與第二路接收回路的初級(jí)前置放大器的

放大倍數(shù)不同，所以使得第一路接收回路與第二路接收回路的放大增益倍數(shù)也不同，其中，

第一路接收回路輸出端的增益為?14.9db，第二路接收回路輸出端的增益為+11db,通過

FPGA控制第一路接收回路與第二路接收回路的關(guān)斷配合后續(xù)電路的增益調(diào)節(jié)，例如，若

FPGA選擇打開第一路接收回路關(guān)閉第二路接收回路，且后續(xù)電路輸出所需增益為+50db,

則由于第一路接收回路的輸出增益為?14.9，則后續(xù)電路中的GA需要調(diào)節(jié)+64.9db,而FPGA

若選擇打開第二路接收回路關(guān)閉第一路接收回路，GA只需要調(diào)節(jié)+49db即可；

[0049] 參考圖7，所述超聲波發(fā)射電路包括驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)的驅(qū)動(dòng)芯片U5，該驅(qū)動(dòng)芯片U5的INA引腳電連接FPGA；所述驅(qū)動(dòng)芯片U5的OUTA輸出引腳電連接產(chǎn)生負(fù)脈沖信號(hào)的MOS管Q1，

且MOS管Q1的D端電連接驅(qū)動(dòng)負(fù)脈沖信號(hào)的高壓驅(qū)動(dòng)電路；所述超聲波發(fā)射電路還包括保證

負(fù)脈沖信號(hào)流向同向連接的二極管D7和二極管D8；

[0050] FPGA通過控制單雙晶控制信號(hào)端RLY_TRM的電平高低，并且結(jié)合阻尼匹配切換信號(hào)端RLY_DMP控制第一三極管組TA1和第二三極管組TA2的各個(gè)管腳連通，共同實(shí)現(xiàn)控制第

一晶元與第二晶元的工作模式；

[0051] 參考圖5，阻尼匹配切換信號(hào)端RLY_DMP控制阻尼切換：[0052] (1)當(dāng)阻尼匹配切換信號(hào)端RLY_DMP為低電平時(shí),第一三極管組TA1的C2管腳沒有拉低，則第三繼電器U3的線圈不通電，此時(shí)，CB引腳連接SB0引腳，且CA引腳連接SA0引腳，

則輸出阻尼為402R；

[0053] (2)當(dāng)阻尼匹配切換信號(hào)端RLY_DMP為高電平時(shí)，第一三極管組TA1的C2管腳被拉低，則第三繼電器U3線圈通電，此時(shí)，CB引腳連接SB1引腳，且CA引腳接SA1引腳，此時(shí)電阻

57R和402R并聯(lián)，則輸出阻尼為49.9R；

[0054] 阻尼匹配切換信號(hào)端RLY_DMP選擇高電平或者低電平輸出是根據(jù)外接探頭的阻抗決定的，由于外接探頭的阻抗有400歐姆和50歐姆，所以當(dāng)外接探頭為400歐姆時(shí)，則阻尼匹

配切換信號(hào)端RLY_DMP為低電平，當(dāng)外接探頭為50歐姆時(shí)，則阻尼匹配切換信號(hào)端RLY_DMP

為高電平；

[0055] 當(dāng)單雙晶控制信號(hào)端RLY_TRM為低電平時(shí)，第一三極管組TA1的C1管腳和第二三極管組TA2的C2管腳均沒有被拉低，則第一繼電器U1和第二繼電器U2的線圈不通電，則第一繼

電器U1和第二繼電器U2都不工作，此時(shí)第一晶元與第二晶元頭導(dǎo)通，進(jìn)入單晶模式；

[0056] 在單晶模式下，第一晶元不工作，第二晶元單獨(dú)工作，F(xiàn)PGA通過加載脈沖到驅(qū)動(dòng)芯片U5，驅(qū)動(dòng)芯片U5驅(qū)動(dòng)MOS管Q1產(chǎn)生負(fù)脈沖，由于探頭發(fā)射超聲波的距離與MOS管Q1的驅(qū)動(dòng)

電壓有關(guān)，驅(qū)動(dòng)電壓越大，第二晶元連接的探頭發(fā)射的超聲波就越長，所以MOS管Q1的D端

電連接驅(qū)動(dòng)負(fù)脈沖信號(hào)的高壓驅(qū)動(dòng)電路，通過高壓驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生不同的高電壓調(diào)整探頭反

射不同距離的超聲波；

[0057] 當(dāng)單雙晶控制信號(hào)端RLY_TRM為高電平時(shí)，第一三極管組TA1的C1管腳和第二三極管組TA2的C2管腳均被拉低，則第一繼電器U1和第二繼電器U2的內(nèi)部線圈均通電，但第一繼

電器U1和第二繼電器U2彼此之間是斷開的，則第一繼電器U1和第二繼電器U2都開始工作。

此時(shí)第一晶元與第二晶元進(jìn)入雙晶模式；

[0058] 在雙晶模式下，第一晶元負(fù)責(zé)接收，第二晶元負(fù)責(zé)發(fā)射，由于第一繼電器U1和第二繼電器U2彼此之間是斷開的，所以第二晶元連接的負(fù)高壓脈沖無法通過第二繼電器U2到達(dá)

第一繼電器U1，所以第二晶元通過超聲波發(fā)射電路發(fā)射超聲波，第一晶元通過第一路接收

回路或者第二路接收回路接收超聲波。

[0059] 參考圖9，控制電路板上還集成有高壓驅(qū)動(dòng)電路，所述高壓驅(qū)動(dòng)電路具有一產(chǎn)生高壓的高壓電源模塊U24，該高壓電源模塊U24的IN引腳通過由電感L23、可調(diào)電容C149、可調(diào)

電容C150和電容C151組成的初級(jí)LC濾波電路加載電源；所述高壓電源模塊U24的ADJ引腳并

聯(lián)連接電容C155到地，使得上電時(shí)延長ADJ引腳電壓的建立時(shí)間，實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)高壓的目的；

[0060] 所述高壓電源模塊U24的ADJ引腳分別通過保護(hù)電阻R74、保護(hù)電阻R75和保護(hù)電阻R76電連接MOS管Q2、MOS管Q3和MOS管Q4的D端，且所述MOS管Q2、MOS管Q3和MOS管Q4的G端均

電連接FPGA；所述高壓電源模塊U24的HOUT高壓輸出引腳通過二級(jí)LC濾波電路加載于MOS

管Q1的D端；所述高壓電源模塊U24通過FPGA控制能夠產(chǎn)生50、100、200和400四種不同

的電壓，目的是為了激勵(lì)第一晶元和第二晶元產(chǎn)生超聲波信號(hào)，不同的高壓，激勵(lì)探頭產(chǎn)生

超聲波的信號(hào)強(qiáng)弱不同，電壓越高，產(chǎn)生的超聲波信號(hào)越強(qiáng)，相應(yīng)的，電壓越低，產(chǎn)生的超聲

波信號(hào)越弱；但是，在不同需求情況下，并非電壓越高且產(chǎn)生的超聲波信號(hào)越遠(yuǎn)越好，需要

根據(jù)待測(cè)物體的厚度適當(dāng)?shù)倪x擇電壓，產(chǎn)生合適的超聲波，才能使得超聲波發(fā)射到合適的

距離；

[0061] FPGA通過HSEL引腳發(fā)送指令控制MOS管Q2、MOS管Q3和MOS管Q4之間的打開與關(guān)閉組合使得高壓電源模塊U24產(chǎn)生不同的電壓；且MOS管Q2、MOS管Q3和MOS管Q4的發(fā)送指令的

引腳分別為HSEL2、HSEL1和HSEL0；

[0062] FPGA通過HSEL引腳發(fā)送的指令與輸出的電壓關(guān)系見下表：[0063] HSEL[2?0] HOUTPUT()000 400

100 200

010 100

001 50

[0064] 當(dāng)MOS管Q2、MOS管Q3和MOS管Q4全部關(guān)閉時(shí)，輸出的電壓為400；[0065] 當(dāng)MOS管Q2打開，且MOS管Q3和MOS管Q4關(guān)閉時(shí)，輸出的電壓為200；[0066] 當(dāng)MOS管Q3打開，且MOS管Q2和MOS管Q4關(guān)閉時(shí)，輸出的電壓為100；[0067] 當(dāng)MOS管Q4打開，且MOS管Q2和MOS管Q3關(guān)閉時(shí)，輸出的電壓為50。[0068] 由此可見FPGA通過控制MOS管Q2、MOS管Q3和MOS管Q4不同組合式的打開與關(guān)閉，有效實(shí)現(xiàn)了電壓由低到高依次為50、100、200和400四種不同的電壓，使得探頭能夠根據(jù)

鋼板的厚度合理的進(jìn)行選擇電壓，合理的發(fā)射超聲波信號(hào)距離，一方面有效的節(jié)省了能量

損耗，另一方面合理的探傷距離也能夠使得返回的超聲波數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確。

[0069] 參考圖10(a)、圖10(b)控制電路板上還集成有單轉(zhuǎn)雙增益電路，具有一固定6db的增益放大器，該放大器的正輸入端通過電感L5與隔直電容C23組成的LC濾波電路電連接

超聲波接收回路的輸出端；

[0070] 其中，所述增益放大器的一路OUT輸出端電連接GA1的P輸入端，且所述增益放大器的另一路OUT輸出端電連接GA1的N輸入端；所述增益放大器將輸入端的超聲波接收回路

反射信號(hào)轉(zhuǎn)換為差分增益信號(hào)輸出至GA1，有效的降低了超聲波反射信號(hào)的噪聲，且實(shí)現(xiàn)

了抑制超聲波發(fā)射電路中負(fù)脈沖的重復(fù)頻率；

[0071] 參考圖11(a)，所述GA1串聯(lián)連接GA2,所述GA1與GA2的單個(gè)增益范圍均為?11.5db?36.5db，且所述GA2的OUTL、OUTH兩路增益輸出端通過ADC前級(jí)驅(qū)動(dòng)電路電連接用

于信號(hào)轉(zhuǎn)換的ADC；所述ADC前級(jí)驅(qū)動(dòng)電路包括一驅(qū)動(dòng)放大器，該驅(qū)動(dòng)放大器的正輸入端與

負(fù)輸出端、負(fù)輸入端與正輸出端分別設(shè)有反饋電阻R25和R31，且所述驅(qū)動(dòng)放大器的兩路輸

入端均電連接有調(diào)整帶寬的RLC濾波電路，RLC濾波電路將GA2輸出端的帶寬調(diào)整至適合于

ADC前級(jí)驅(qū)動(dòng)電路處理的帶寬；

[0072] 參考圖11(b)，所述ADC的D數(shù)字信號(hào)控制引腳電連接FPGA,ADC把超聲波反射回來的的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳輸給FPGA處理；GA1配合GA2對(duì)超聲波反射信號(hào)進(jìn)行增益

放大，且放大增益的動(dòng)態(tài)范圍可達(dá)到?23db?73db,使得返回的信號(hào)達(dá)到可以接受的范圍,

其中，增益在調(diào)節(jié)過程中，GA1的P、N輸出端與GA2的正負(fù)P、N輸入端對(duì)調(diào)，且GA2的OUTL、

OUTH輸出端與ADC的正負(fù)N+、N?輸入端對(duì)調(diào)。

[0073] 參考圖12(a)、圖12(b)和圖13，控制電路板上還集成有增益調(diào)節(jié)電路，包括一轉(zhuǎn)換模擬信號(hào)的DAC，該DAC的D端控制引腳電連接FPGA，DAC將FPGA的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為控制GA的

模擬信號(hào)，通過該模擬信號(hào)控制GA1與GA2進(jìn)行增益調(diào)節(jié)；所述DAC的OUT輸出引腳電連接

電壓調(diào)節(jié)范圍為?1到+1的第一增益放大器，且所述第一增益放大器的輸出端電連接電壓

調(diào)節(jié)范圍為+0.04到+0.94的第二增益放大器，第一增益放大器與第二增益放大器通過線

性調(diào)節(jié)電壓實(shí)現(xiàn)增益放大，所述第二增益放大器的輸出端通過開關(guān)U19電連接GA1和

GA2；

[0074] 參考圖12(c)，所述開關(guān)U19外接有兩路增益調(diào)節(jié)支路，其中，第一條增益調(diào)節(jié)支路為放大電壓為0.124的細(xì)調(diào)增益支路，第二條增益節(jié)支路為放大電壓為0.94的粗調(diào)增益

支路；所述細(xì)調(diào)增益支路和粗調(diào)增益支路均由2個(gè)分壓電阻并聯(lián)連接滑動(dòng)變阻器、隔直電容

組成，且粗調(diào)增益支路均比細(xì)調(diào)增益支路中的分壓電阻阻值和隔直電容的容值大，這樣才

使得調(diào)節(jié)的電壓不同，從而放大的增益也不同；開關(guān)U19根據(jù)第一增益放大器和第二增益放

大器的增益放大情況，通過GA1與GA2配合細(xì)調(diào)增益支路、粗調(diào)增益支路選擇性的實(shí)現(xiàn)0?

48db、48?96db的兩種增益范圍的放大；當(dāng)開關(guān)U19選擇GA1或者GA2放大的增益與ADC前級(jí)

驅(qū)動(dòng)電路所需的增益相差較大時(shí)，則開關(guān)U19打開S1引腳，采用粗調(diào)增益支路進(jìn)行調(diào)節(jié)增益

的放大，同樣的，當(dāng)開關(guān)U19選擇GA1或者GA2放大的增益與ADC前級(jí)驅(qū)動(dòng)電路所需的增益

相差較小時(shí)，則開關(guān)U19打開S3引腳，采用細(xì)調(diào)增益支路進(jìn)行調(diào)節(jié)增益的放大；

[0075] 參考圖14，所述控制電路板上還集成有單片機(jī)，所述單片機(jī)單獨(dú)電連接操作面板，且單片機(jī)設(shè)有獨(dú)立供電電路，該供電電路設(shè)有第一三極管和第二MOS開關(guān)管，其中，所述第

一三極管的基極電連接單片機(jī)的供電控制端，且所述第一三極管的集電極電連接第二MOS

開關(guān)管的柵極，所述第二MOS開關(guān)管的漏極通過由電感L35并聯(lián)連接電容C254組成的LC濾

波電路電連接供電芯片U43，單片機(jī)通過控制供電電路單獨(dú)給操作面板供電，當(dāng)操作面板的

按鍵亮起時(shí)，F(xiàn)PGA與其他的控制電路可以睡眠，這樣有效的節(jié)約的能耗。

[0076] 參考圖4，上述是各電路的具體工作效應(yīng)，本實(shí)用新型的總體工作原理為：FPGA控制高壓電源模塊驅(qū)動(dòng)，發(fā)射固定頻率的負(fù)高壓脈沖，通過負(fù)高壓脈沖驅(qū)動(dòng)超聲波探頭內(nèi)的

晶元，讓探頭發(fā)射固定頻率的超聲波。將超聲波打入有缺陷的鋼板內(nèi)，超聲波在鋼板內(nèi)傳

播，遇到缺陷，聲波進(jìn)行反射，反射的聲波通過接收回路進(jìn)入電路板的前置放大器，由于超

聲波的反射信號(hào)非常弱，所以通過前置放大器的信號(hào)需要通過增益放大器，對(duì)返回信號(hào)進(jìn)

行放大，使之能夠放大到增益可以接收的信號(hào)。然后放大后的信號(hào)，進(jìn)入模數(shù)轉(zhuǎn)換器，把模

擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后進(jìn)入FPGA進(jìn)行信號(hào)處理，把處理后的信號(hào)傳到ARM處理器中，

通過顯示器顯示出反射波的波形，波形信號(hào)的強(qiáng)弱需要FPGA控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器，然后數(shù)模轉(zhuǎn)

換器輸出的模擬信號(hào)使超聲波的反射信號(hào)放大，單片機(jī)通過計(jì)算可以在顯示屏上顯示缺陷

波形的形狀、位置等信息。

[0077] 盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)

行等同替換,凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)

包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。