本發(fā)明涉及無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種100kW級(jí)寬頻電磁超聲激勵(lì)源。

背景技術(shù)：

目前，石化、電力等行業(yè)存在眾多高溫管道、鍋爐和反應(yīng)器等金屬設(shè)備。由于部分高溫金屬設(shè)備較難停機(jī)檢測(cè)或停機(jī)檢測(cè)成本太高，因此，迫切需求發(fā)展高溫金屬設(shè)備的在役檢測(cè)技術(shù)。目前，常用的壓電超聲檢測(cè)技術(shù)，由于耦合劑的揮發(fā)及壓電材料本身居里溫度的限制，使得它們較難對(duì)300℃以上設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)有效檢測(cè)。

電磁超聲檢測(cè)技術(shù)無(wú)需耦合劑，同時(shí)由于電磁超聲檢測(cè)技術(shù)的非接觸特性，使得它特別適合于高溫金屬設(shè)備的無(wú)損檢測(cè)。但是溫度的升高，一方面，會(huì)引起待檢材料導(dǎo)電、導(dǎo)磁特性的變化，有時(shí)會(huì)導(dǎo)致電-聲能量轉(zhuǎn)換效率降低；另一方面，也會(huì)引起聲波傳播特性的改變。進(jìn)一步地，由于高溫設(shè)備大多采用各種不銹鋼材料制造，例如，400～500℃高溫材料常用P11不銹鋼、500～600℃高溫材料常用12Cr1MoVG不銹鋼，而這些材料本身的導(dǎo)磁特性很弱，會(huì)使得檢測(cè)信號(hào)進(jìn)一步衰減或信噪比降低。

目前，國(guó)內(nèi)外廣泛使用的電磁超聲檢測(cè)儀器的瞬態(tài)輸出功率均在數(shù)十千瓦以下。由于現(xiàn)有激勵(lì)源輸出功率的限制，使得該技術(shù)目前對(duì)于高溫金屬設(shè)備檢測(cè)信號(hào)信噪比較差，現(xiàn)有的技術(shù)中還未出現(xiàn)通過(guò)增大檢測(cè)設(shè)備輸出功率以提高檢測(cè)信號(hào)信噪比的技術(shù)方案。另外，不同材料在不同溫度范圍適合的檢測(cè)頻率不一樣，現(xiàn)有技術(shù)激勵(lì)源輸出信號(hào)帶寬較窄。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種100kW級(jí)寬頻電磁超聲激勵(lì)源，以至少解決現(xiàn)有技術(shù)中的電磁超聲檢測(cè)儀器的在較寬頻率范圍內(nèi)輸出功率較低的技術(shù)問(wèn)題。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)方面，提供了一種100kW級(jí)寬頻電磁超聲激勵(lì)源，包括：信號(hào)發(fā)生器，用于生成第一組初始信號(hào)和第二組初始信號(hào)，其中，所述第一組初始信號(hào)和所述第二組初始信號(hào)為極性相反的信號(hào)，所述第一組初始信號(hào)中包含偶數(shù)個(gè)初始信號(hào)，所述第二組初始信號(hào)中包含偶數(shù)個(gè)初始信號(hào)；多路驅(qū)動(dòng)電路，與所述信號(hào)發(fā)生器相連接，用于將所述第一組初始信號(hào)和所述第二組初始信號(hào)進(jìn)行放大；多路開(kāi)關(guān)電路，一路所述開(kāi)關(guān)電路與一路所述驅(qū)動(dòng)電路相連接，其中，所述多路開(kāi)關(guān)電路依據(jù)放大之后的所述第一組初始信號(hào)和所述第二組初始信號(hào)調(diào)整運(yùn)行狀態(tài)，其中，所述運(yùn)行狀態(tài)包括導(dǎo)通或者關(guān)斷；選頻電路，所述選頻電路通過(guò)所述選頻電路的第一端和第二端分別與所述多路開(kāi)關(guān)電路的相連接，所述選頻電路的輸出端與電磁超聲換能器相連接，其中，所述選頻電路依據(jù)所述運(yùn)行狀態(tài)輸出目標(biāo)信號(hào)，其中，所述目標(biāo)信號(hào)用于激勵(lì)所述電磁超聲換能器在待檢結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生超聲波。

進(jìn)一步地，所述多路驅(qū)動(dòng)電路包括：第一組驅(qū)動(dòng)電路，與所述信號(hào)發(fā)生器相連接，用于將所述第一組初始信號(hào)中的偶數(shù)個(gè)初始信號(hào)進(jìn)行放大，得到第一電壓信號(hào)組；第二組驅(qū)動(dòng)電路，與所述信號(hào)發(fā)生器相連接，用于將所述第二組初始信號(hào)中的偶數(shù)個(gè)初始信號(hào)進(jìn)行放大，得到第二電壓信號(hào)組。

進(jìn)一步地，所述第一組驅(qū)動(dòng)電路組包括左臂高端驅(qū)動(dòng)電路和右臂低端驅(qū)動(dòng)電路，所述第二組驅(qū)動(dòng)電路包括左臂低端驅(qū)動(dòng)電路和右臂高端驅(qū)動(dòng)電路。

進(jìn)一步地，所述多路開(kāi)關(guān)電路包括：第一開(kāi)關(guān)組，與所述第一組驅(qū)動(dòng)電路相連接，其中，當(dāng)加載在所述第一開(kāi)關(guān)組的第一端和第二端兩端的所述第一電壓信號(hào)組的電壓值滿足第一預(yù)設(shè)電壓時(shí)，所述第一開(kāi)關(guān)導(dǎo)通組；第二開(kāi)關(guān)組，與所述第二組驅(qū)動(dòng)電路相連接，其中，當(dāng)加載在所述第二開(kāi)關(guān)組的第一端和第二端兩端的所述第二電壓信號(hào)組的電壓值滿足第二預(yù)設(shè)電壓時(shí)，所述第二開(kāi)關(guān)組導(dǎo)通。

進(jìn)一步地，所述第一開(kāi)關(guān)組包括左臂高端開(kāi)關(guān)和右臂低端開(kāi)關(guān)，所述第二開(kāi)關(guān)組包括左臂低端開(kāi)關(guān)和右臂高端開(kāi)關(guān)，其中，所述左臂高端開(kāi)關(guān)包括至少一個(gè)第一場(chǎng)效應(yīng)管，所述右臂低端開(kāi)關(guān)包括至少一個(gè)第二場(chǎng)效應(yīng)管，所述左臂低端開(kāi)關(guān)包括至少一個(gè)第三場(chǎng)效應(yīng)管，所述右臂高端開(kāi)關(guān)包括至少一個(gè)第四場(chǎng)效應(yīng)管。

進(jìn)一步地，每個(gè)所述第一場(chǎng)效應(yīng)管的漏極接高壓電源電路，每個(gè)所述第一場(chǎng)效應(yīng)管的源極與所述選頻電路的左端相連接；每個(gè)所述第二場(chǎng)效應(yīng)管源極接地，每個(gè)所述第二場(chǎng)效應(yīng)管的漏極與所述選頻電路的右端相連接；每個(gè)所述第三場(chǎng)效應(yīng)管的源極接地，每個(gè)所述第三場(chǎng)效應(yīng)管的漏極與所述選頻電路的左端相連接；每個(gè)所述第四場(chǎng)效應(yīng)管的漏極接高壓電源電路，每個(gè)所述第四場(chǎng)效應(yīng)管的源極與所述選頻電路的右端相連接。

進(jìn)一步地，所述選頻電路包括第一電容和變壓器，其中，所述第一電容的第一端與每個(gè)所述第一場(chǎng)效應(yīng)管的源極和每個(gè)所述第三場(chǎng)效應(yīng)管的漏極相連接，所述第一電容的第二端與所述變壓器原邊的第一端相連接，所述變壓器原邊的第二端與所述第二場(chǎng)效應(yīng)管漏極和所述第四場(chǎng)效應(yīng)管的源極相連接，所述變壓器的副邊與所述電磁超聲換能器相連接。

進(jìn)一步地，還包括：高壓電源電路，所述電源電路的第一端分別與每個(gè)第一場(chǎng)效應(yīng)管的漏極和所述每個(gè)第四場(chǎng)效應(yīng)管的漏極相連接，所述高壓電源電路的第二端接地，所述高壓電源電路用于為所述選頻電路提供高電壓信號(hào)。

進(jìn)一步地，所述多路驅(qū)動(dòng)電路中每路驅(qū)動(dòng)電路包括：數(shù)模隔離電路，與所述信號(hào)發(fā)生器相連接，用于隔離所述信號(hào)發(fā)生器中的數(shù)字電路對(duì)所述100kW級(jí)寬頻電磁超聲激勵(lì)源中的模擬電路的干擾；場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)電路，分別與一路開(kāi)關(guān)電路所述數(shù)模隔離電路相連接，用于向與之相連接的所述一路開(kāi)關(guān)電路的輸入端輸出電壓信號(hào)，其中，所述電壓信號(hào)用于驅(qū)動(dòng)所述一路場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通或關(guān)斷。

進(jìn)一步地，所述100kW級(jí)寬頻電磁超聲激勵(lì)源還包括：多個(gè)抑制電路，一個(gè)所述抑制電路與一路場(chǎng)效應(yīng)管相連接，其中，所述抑制電路的第一端與所述一路場(chǎng)效應(yīng)管的漏極相連接，所述抑制電路的第二端與所述一路場(chǎng)效應(yīng)管的源極相連接。

進(jìn)一步地，所述多個(gè)抑制電路中每個(gè)抑制電路包括第二電容、電阻和二極管，其中，所述第二電容與所述二極管串聯(lián)之后并聯(lián)在所述場(chǎng)效應(yīng)管的源極和漏極，所述電阻并聯(lián)在所述二極管的兩端。

進(jìn)一步地，所述多路開(kāi)關(guān)電路中每個(gè)開(kāi)關(guān)電路包括N個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管，其中，所述N個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管中每個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管的柵極相連接，并與所述場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)電路的輸出端相連接，所述每個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管的漏極相連接，所述每個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管的源極相連接，N為大于或者等于1的正整數(shù)。

進(jìn)一步地，所述信號(hào)發(fā)生器包括現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列。

在本發(fā)明實(shí)施例中，通過(guò)多路驅(qū)動(dòng)電路將信號(hào)發(fā)生器生成的第一組初始信號(hào)中的偶數(shù)個(gè)初始信號(hào)和第二組初始信號(hào)中的偶數(shù)個(gè)初始信號(hào)進(jìn)行放大，然后，使用放大之后的偶數(shù)個(gè)初始信號(hào)控制多路開(kāi)關(guān)電路組成的橋式開(kāi)關(guān)電路的運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而，通過(guò)運(yùn)行狀態(tài)調(diào)整選頻電路的輸出的目標(biāo)信號(hào)，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中，本發(fā)明提供的100kW級(jí)寬頻電磁超聲激勵(lì)源達(dá)到了增大電磁超聲檢測(cè)儀器的輸出功率的目的，從而實(shí)現(xiàn)了減小電磁超聲檢測(cè)儀器的信噪比的技術(shù)效果，進(jìn)而解決了現(xiàn)有技術(shù)中的電磁超聲檢測(cè)儀器的在較寬頻率范圍內(nèi)輸出功率較低的技術(shù)問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種100kW級(jí)寬頻電磁超聲激勵(lì)源的示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種可選地100kW級(jí)寬頻電磁超聲激勵(lì)源的示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的另一種可選地100kW級(jí)寬頻電磁超聲激勵(lì)源的開(kāi)關(guān)電路及選頻電路部分示意圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種左臂高端驅(qū)動(dòng)電路的示意圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種左臂低端驅(qū)動(dòng)電路的示意圖；

圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種右臂高端驅(qū)動(dòng)電路的示意圖；

圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種右臂低端驅(qū)動(dòng)電路的示意圖；

圖8是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種信號(hào)發(fā)生器的示意圖；

圖9是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種目標(biāo)信號(hào)的波形示意圖；以及

圖10是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種可選地目標(biāo)信號(hào)的波形示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(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)施例僅僅是本發(fā)明一部分的實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)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，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

需要說(shuō)明的是，本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)及上述附圖中的術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”等是用于區(qū)別類似的對(duì)象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應(yīng)該理解這樣使用的數(shù)據(jù)在適當(dāng)情況下可以互換，以便這里描述的本發(fā)明的實(shí)施例能夠以除了在這里圖示或描述的那些以外的順序?qū)嵤?。此外，術(shù)語(yǔ)“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過(guò)程、方法、系統(tǒng)、產(chǎn)品或設(shè)備不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒(méi)有清楚地列出的或?qū)τ谶@些過(guò)程、方法、產(chǎn)品或設(shè)備固有的其它步驟或單元。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，提供了一種100kW級(jí)寬頻電磁超聲激勵(lì)源的實(shí)施例，需要說(shuō)明的是，在附圖的流程圖示出的步驟可以在諸如一組計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中執(zhí)行，并且，雖然在流程圖中示出了邏輯順序，但是在某些情況下，可以以不同于此處的順序執(zhí)行所示出或描述的步驟。

圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種100kW級(jí)寬頻電磁超聲激勵(lì)源的示意圖，如圖1所示，該100kW級(jí)寬頻電磁超聲激勵(lì)源包括：信號(hào)發(fā)生器101、多路驅(qū)動(dòng)電路102、多路開(kāi)關(guān)電路103和選頻電路104，其中：

信號(hào)發(fā)生器101，用于生成第一組初始信號(hào)和第二組初始信號(hào)，其中，第一組初始信號(hào)和第二組初始信號(hào)為極性相反的信號(hào)，第一組初始信號(hào)中包含偶數(shù)個(gè)初始信號(hào)，第二組初始信號(hào)中包含偶數(shù)個(gè)初始信號(hào)。

在本發(fā)明實(shí)施例中，第一組初始信號(hào)和第二組初始信號(hào)均為電壓信號(hào)，優(yōu)選地，初始信號(hào)為有限周期性方波信號(hào)。因此，在本發(fā)明中，采用信號(hào)發(fā)生器按照預(yù)設(shè)頻率發(fā)射有限周期方波信號(hào)，其中，發(fā)射的有限周期方波信號(hào)的頻率和占空比為預(yù)先設(shè)定好的。

如圖1所示，信號(hào)發(fā)生器通過(guò)端口1至端口4生成了4路初始信號(hào)，其中，端口1和端口3生成的信號(hào)為第一組初始信號(hào)，端口2和端口4生成的信號(hào)為第二組初始信號(hào)，其中，端口1和端口3生成的信號(hào)極性相同，周期相等，端口2和端口4生成的信號(hào)極性相同，周期相等，然而，端口1和端口2生成的信號(hào)極性相反，周期相等。

多路驅(qū)動(dòng)電路102，與信號(hào)發(fā)生器相連接，用于將第一組初始信號(hào)和第二組初始信號(hào)進(jìn)行放大。

在本發(fā)明實(shí)施例中，多路驅(qū)動(dòng)電路102包括：第一組驅(qū)動(dòng)電路和第二組驅(qū)動(dòng)電路，其中，第一組驅(qū)動(dòng)電路與信號(hào)發(fā)生器101相連接，用于將第一組初始信號(hào)中的偶數(shù)個(gè)初始信號(hào)進(jìn)行放大，得到第一電壓信號(hào)組；第二組驅(qū)動(dòng)電路同樣與信號(hào)發(fā)生器101相連接，用于將第二組初始信號(hào)中的偶數(shù)個(gè)初始信號(hào)進(jìn)行放大，得到第二電壓信號(hào)組。

具體地，如圖1所示，第一組驅(qū)動(dòng)電路包括左臂高端驅(qū)動(dòng)電路1021和右臂低端驅(qū)動(dòng)電路1023；第二組驅(qū)動(dòng)電路包括左臂低端驅(qū)動(dòng)電路1022和右臂高端驅(qū)動(dòng)電路1024。

從圖1中可以看出，左臂高端驅(qū)動(dòng)電路1021接收端口1輸出的信號(hào)，右臂高端驅(qū)動(dòng)電路1024接收端口4輸出的信號(hào)，其中，端口1輸出的信號(hào)和端口4輸出的信號(hào)周期相同，極性相反；左臂低端驅(qū)動(dòng)電路1022接收端口2輸出的信號(hào)，左臂低端驅(qū)動(dòng)電路1023接收端口3輸出的信號(hào)，端口2輸出的信號(hào)和端口3輸出的信號(hào)周期相同，極性相反，但是端口1和端口3輸出的信號(hào)周期相同，極性相同。

多路開(kāi)關(guān)電路103，一路開(kāi)關(guān)電路與一路驅(qū)動(dòng)電路相連接，其中，多路開(kāi)關(guān)電路依據(jù)放大之后的第一組初始信號(hào)和第二組初始信號(hào)調(diào)整運(yùn)行狀態(tài)，其中，運(yùn)行狀態(tài)包括導(dǎo)通或者關(guān)斷。

在本發(fā)明實(shí)施例中，多路開(kāi)關(guān)電路103包括：第一開(kāi)關(guān)組和第二開(kāi)關(guān)組，具體地，第一開(kāi)關(guān)組與第一驅(qū)動(dòng)電路組相連接，其中，當(dāng)加載在第一開(kāi)關(guān)組的第一端和第二端兩端的第一電壓信號(hào)組的電壓值滿足第一預(yù)設(shè)電壓時(shí)，第一開(kāi)關(guān)導(dǎo)通組；第二開(kāi)關(guān)組與第二驅(qū)動(dòng)電路組相連接，其中，當(dāng)加載在第二開(kāi)關(guān)組的第一端和第二端兩端的第二電壓信號(hào)組的電壓值滿足第二預(yù)設(shè)電壓時(shí)，第二開(kāi)關(guān)組導(dǎo)通。

具體地，如圖1所示，第一開(kāi)關(guān)組包括左臂高端開(kāi)關(guān)1031和右臂低端開(kāi)關(guān)1033；第二開(kāi)關(guān)組包括左臂低端開(kāi)關(guān)1032和右臂高端開(kāi)關(guān)1034，其中，左臂高端開(kāi)關(guān)包括至少一個(gè)第一場(chǎng)效應(yīng)管，右臂低端開(kāi)關(guān)包括至少一個(gè)第二場(chǎng)效應(yīng)管，左臂低端開(kāi)關(guān)包括至少一個(gè)第三場(chǎng)效應(yīng)管，右臂高端開(kāi)關(guān)包括至少一個(gè)第四場(chǎng)效應(yīng)管。具體地，第一場(chǎng)效應(yīng)管、第二場(chǎng)效應(yīng)管、第三場(chǎng)效應(yīng)管和第四場(chǎng)效應(yīng)管之間的連接關(guān)系將在下述實(shí)施例中進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

從圖1中可以看出，左臂高端開(kāi)關(guān)1031的輸出端6分別與選頻電路104的第一端12和左臂低端開(kāi)關(guān)1032的輸入端15相連接，左臂高端開(kāi)關(guān)1031的輸入端17與右臂高端開(kāi)關(guān)1034的輸入端18相連接，并連接在高壓電源電路的輸出端，右臂高端開(kāi)關(guān)1034的輸出端9分別與選頻電路104的第二端13和右臂低端開(kāi)關(guān)1033的輸入端16相連接，左臂低端開(kāi)關(guān)的輸出端8和右臂低端開(kāi)關(guān)的輸出端11接地。其中，當(dāng)加載在1031兩端(即，5和6兩端)的第一電壓信號(hào)大于或者等于第一預(yù)設(shè)電壓時(shí)，1031中的能量轉(zhuǎn)換器件導(dǎo)通；當(dāng)加載在1033兩端(即，10和11兩端)的第一電壓信號(hào)大于或者等于第一預(yù)設(shè)電壓時(shí)，1033中的能量轉(zhuǎn)換器件導(dǎo)通；當(dāng)加載在1032兩端(即，7和8)的第二電壓信號(hào)大于或者等于第二預(yù)設(shè)電壓時(shí)，1032中的能量轉(zhuǎn)換器件導(dǎo)通；當(dāng)加載在1034兩端(即，9和17兩端)的第二電壓信號(hào)大于或者等于第二預(yù)設(shè)電壓時(shí)，1034中的能量轉(zhuǎn)換器件導(dǎo)通。

從圖1中可以看出，在本發(fā)明實(shí)施例中，上述左臂高端開(kāi)關(guān)1031、左臂低端開(kāi)關(guān)1032、右臂低端開(kāi)關(guān)1033和右臂高端開(kāi)關(guān)1034構(gòu)成一個(gè)全橋式的驅(qū)動(dòng)電路，當(dāng)1031、1032、1033和1034交替導(dǎo)通時(shí)，實(shí)現(xiàn)選頻電路輸出周期性的高壓脈沖方波信號(hào)(即，目標(biāo)信號(hào))。

從圖1中可以看出，1021的端口5’與1031的端口5相連接，1021的端口6’與1031的端口6相連接，其中，端口6和端口6’未直接接地。因此，1021在1031兩端形成懸浮驅(qū)動(dòng)電路，以驅(qū)動(dòng)1031的導(dǎo)通或者關(guān)斷。

1022的端口7’與1032的端口7相連接，1022的端口8’與1032的端口8相連接，其中，端口8和端口8’直接接地，因此，1022在1031兩端未形成懸浮驅(qū)動(dòng)電路。

1023的端口10’與1033的端口10相連接，1023的端口11’與1033的端口11相連接，其中，端口11和端口11’直接接地。因此，1023在1033兩端未形成懸浮驅(qū)動(dòng)電路。

1024的端口9’與1034的端口9相連接，1024的端口17’與1034的端口17相連接，其中，端口9和端口9’未直接接地。因此，1024在1034兩端形成懸浮驅(qū)動(dòng)電路，以驅(qū)動(dòng)1034的導(dǎo)通或者關(guān)斷。

選頻電路104，選頻電路的左端和右端分別與多路開(kāi)關(guān)電路的一端相連接，選頻電路的輸出端與電磁超聲換能器相連接，其中，選頻電路依據(jù)運(yùn)行狀態(tài)輸出目標(biāo)信號(hào)，其中，目標(biāo)信號(hào)用于激勵(lì)電磁超聲換能器在待檢結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生超聲波。

在本發(fā)明實(shí)施例中，通過(guò)多路驅(qū)動(dòng)電路將信號(hào)發(fā)生器生成的第一組初始信號(hào)中的偶數(shù)個(gè)初始信號(hào)和第二組初始信號(hào)中的偶數(shù)個(gè)初始信號(hào)進(jìn)行放大，然后，使用放大之后的偶數(shù)個(gè)初始信號(hào)控制多路開(kāi)關(guān)電路組成的橋式開(kāi)關(guān)電路的運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而，通過(guò)運(yùn)行狀態(tài)調(diào)整選頻電路的輸出的目標(biāo)信號(hào)，其中，輸出的目標(biāo)信號(hào)為高電壓信號(hào)，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中，本發(fā)明提供的100kW級(jí)寬頻電磁超聲激勵(lì)源達(dá)到了增大電磁超聲檢測(cè)儀器的輸出功率的目的，從而實(shí)現(xiàn)了減小電磁超聲檢測(cè)儀器的信噪比的技術(shù)效果，進(jìn)而解決了現(xiàn)有技術(shù)中的電磁超聲檢測(cè)儀器的在較寬頻率范圍內(nèi)輸出功率較低的技術(shù)問(wèn)題。

需要說(shuō)明的是，在本發(fā)明實(shí)施例中，信號(hào)發(fā)生器101又可以稱為主控電路。

具體地，如圖1所示的100kW級(jí)寬頻電磁超聲激勵(lì)源的工作原理如下：

在本發(fā)明實(shí)施例中，主控電路用于發(fā)射四路有限周期性方波信號(hào)，其中，周期性方波信號(hào)的發(fā)射頻率和周期為預(yù)先設(shè)定的，其中，端口1和端口3輸出的周期性方波信號(hào)的極性相同，端口2和端口4輸出的周期性方波信號(hào)的極性相同。端口1和端口3輸出的方波信號(hào)分別為左臂高端驅(qū)動(dòng)電路1021和右臂低端驅(qū)動(dòng)電路1023提供兩路周期性方波信號(hào)；端口2和端口4輸出的方波信號(hào)分別為左臂低端驅(qū)動(dòng)電路1022和右臂高端驅(qū)動(dòng)電路1024提供的兩路周期性方波信號(hào)極性相同，其中，為左臂高端驅(qū)動(dòng)電路和左臂低端驅(qū)動(dòng)電路提供方波信號(hào)的極性必須相反，為右臂高端驅(qū)動(dòng)電路和右臂低端驅(qū)動(dòng)電路提供方波信號(hào)的極性也必須相反。

左臂高端驅(qū)動(dòng)電路1021主要用于將輸入其中的一路周期方波信號(hào)(即，端口1輸出的初始信號(hào))進(jìn)行功率放大，并將功率放大后的驅(qū)動(dòng)信號(hào)直接加載在左臂高端開(kāi)關(guān)1031的輸入級(jí)和選頻電路104的左端；右臂低端驅(qū)動(dòng)電路1023主要用于將輸入其中的一路周期方波信號(hào)(即，端口3輸出的初始信號(hào))進(jìn)行功率放大，并將功率放大后的驅(qū)動(dòng)信號(hào)直接加載在右臂低端開(kāi)關(guān)1033的輸入級(jí)和地電位之間。右臂高端驅(qū)動(dòng)電路1024主要用于將輸入其中的一路反極性多個(gè)周期方波信號(hào)(即，端口4輸出的初始信號(hào))進(jìn)行功率放大，并將功率放大后的驅(qū)動(dòng)信號(hào)直接加載在右臂高端開(kāi)關(guān)1034的輸入級(jí)和選頻電路104的右端；左臂低端驅(qū)動(dòng)電路1022主要用于將輸入其中的一路反極性多個(gè)周期方波信號(hào)(即，端口2輸出的初始信號(hào))進(jìn)行功率放大，并將功率放大后的驅(qū)動(dòng)信號(hào)直接加載在左臂低端開(kāi)關(guān)1032的輸入級(jí)和地電位之間。

在本發(fā)明實(shí)施例中，左臂高端開(kāi)關(guān)、右臂高端開(kāi)關(guān)、左臂低端開(kāi)關(guān)和右臂低端開(kāi)關(guān)中均包含能量轉(zhuǎn)換器件。由于端口1輸出的初始信號(hào)和端口2輸出的初始信號(hào)的極性相反，因此，當(dāng)左臂高端開(kāi)關(guān)和右臂低端開(kāi)關(guān)中的能量轉(zhuǎn)換器件導(dǎo)通時(shí)，左臂低端開(kāi)關(guān)和右臂高端開(kāi)關(guān)中的能量轉(zhuǎn)換器件關(guān)斷；相反地，當(dāng)左臂高端開(kāi)關(guān)和右臂低端開(kāi)關(guān)中的能量轉(zhuǎn)換器件關(guān)斷時(shí)，左臂低端開(kāi)關(guān)和右臂高端開(kāi)關(guān)中的能量轉(zhuǎn)換器件導(dǎo)通。

具體地，左臂高端驅(qū)動(dòng)電路1021輸出的高電平信號(hào)(即，一路第一電壓信號(hào))控制左臂高端開(kāi)關(guān)1031中的能量轉(zhuǎn)換器件的導(dǎo)通，使得選頻電路104的第一端12與高壓電源在此期間導(dǎo)通。同時(shí)，右臂低端驅(qū)動(dòng)電路1023輸出的高電平信號(hào)(即，另一路第一電壓信號(hào))控制右臂低開(kāi)關(guān)1033中的能量轉(zhuǎn)換器件導(dǎo)通，使得選頻電路104的第二端13與地電位在此期間導(dǎo)通。

當(dāng)1031和1033導(dǎo)通時(shí)，選頻電路將來(lái)自左臂高端開(kāi)關(guān)中能量轉(zhuǎn)換器件的高電壓脈沖與來(lái)自右臂低端開(kāi)關(guān)中能量轉(zhuǎn)換器件的低電位分別加載在選頻電路網(wǎng)絡(luò)的左右端，進(jìn)而，從選頻電路的輸出端口為電磁超聲換能器105的輸出端口提供高電壓信號(hào)(即，目標(biāo)信號(hào))。

上述右臂高端驅(qū)動(dòng)電路1024輸出的高電平信號(hào)(即，一路第二電壓信號(hào))控制右臂高端開(kāi)關(guān)1034中的能量轉(zhuǎn)換器件導(dǎo)通，使得選頻電路104第二端13與電源電路106在此期間導(dǎo)通。同時(shí)，左臂低端驅(qū)動(dòng)電路1022輸出的高電平信號(hào)(即，另一路第二電壓信號(hào))控制左臂低端開(kāi)關(guān)1032中的能量轉(zhuǎn)換器件導(dǎo)通，使得選頻電路104的第一端12與地電位在此期間導(dǎo)通。

當(dāng)1032和1034導(dǎo)通時(shí)，選頻電路將來(lái)自右臂高端開(kāi)關(guān)1034中能量轉(zhuǎn)換器件的高電壓脈沖與來(lái)自左臂低端開(kāi)關(guān)1032中的能量轉(zhuǎn)換器件輸出的低電位分別加載在選頻電路的右左輸入端，并從選頻電路的輸出端口為電磁超聲換能器的輸出端口提供地電位。

作為本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)可選實(shí)施方式中，可以將圖1等效為如圖2的電路圖，圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的另一種可選地100kW級(jí)寬頻電磁超聲激勵(lì)源的示意圖。

在本發(fā)明的一個(gè)可選實(shí)施方式中，多路開(kāi)關(guān)電路中每個(gè)開(kāi)關(guān)電路包括場(chǎng)效應(yīng)管，其中，場(chǎng)效應(yīng)管的柵極與驅(qū)動(dòng)電路的輸出端相連接。

在本發(fā)明的另一個(gè)可選實(shí)施方式中，多路開(kāi)關(guān)電路中的第一開(kāi)關(guān)組包括左臂高端開(kāi)關(guān)和右臂低端開(kāi)關(guān)，多路開(kāi)關(guān)電路中的第二開(kāi)關(guān)組包括左臂低端開(kāi)關(guān)和右臂高端開(kāi)關(guān)，其中，左臂高端開(kāi)關(guān)包括至少一個(gè)第一場(chǎng)效應(yīng)管，右臂低端開(kāi)關(guān)包括至少一個(gè)第二場(chǎng)效應(yīng)管，左臂低端開(kāi)關(guān)包括至少一個(gè)第三場(chǎng)效應(yīng)管，右臂高端開(kāi)關(guān)包括至少一個(gè)第四場(chǎng)效應(yīng)管。也即，每個(gè)開(kāi)關(guān)電路包括N個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管，其中，N個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管中每個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管的柵極相連接，并與驅(qū)動(dòng)電路的輸出端相連接，每個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管的漏極相連接，每個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管的源極相連接，N為大于或者等于1的正整數(shù)。也就是說(shuō)，在本發(fā)明實(shí)施例中，多路驅(qū)動(dòng)電路中的每個(gè)驅(qū)動(dòng)電路可以由一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管組成，還可以由N個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管并聯(lián)而成。

在如圖2所示的100kW級(jí)寬頻電磁超聲激勵(lì)源中，以每個(gè)開(kāi)關(guān)電路中包含一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管為例進(jìn)行說(shuō)明，具體地，上述左臂高端開(kāi)關(guān)即為圖2中的M1，左臂低端開(kāi)關(guān)即為圖2中的M2，右臂高端開(kāi)關(guān)即為圖2中的M3，右臂低端開(kāi)關(guān)即為圖2中的M4。

從圖2中可以看出，每個(gè)第一場(chǎng)效應(yīng)管(例如，M1)的漏極接高電壓，每個(gè)所述第一場(chǎng)效應(yīng)管(例如，M1)的源極與選頻電路的第一端相連接；每個(gè)第二場(chǎng)效應(yīng)管(例如，M4)源極接地，每個(gè)第二場(chǎng)效應(yīng)管(例如，M4)的漏極與選頻電路的第二端相連接；每個(gè)第三場(chǎng)效應(yīng)管的源極接地，每個(gè)第三場(chǎng)效應(yīng)管(例如，M2)的漏極與選頻電路的左端相連接；每個(gè)第四場(chǎng)效應(yīng)管(例如，M3)的漏極接高電壓，每個(gè)第四場(chǎng)效應(yīng)管(例如，M3)的源極與選頻電路的右端相連接。通過(guò)圖2可知，M1和M3的源極并未直接接地，而是接在了選頻電路的兩端，然而，M2和M4的源極直接接在地端。

在本發(fā)明的另一個(gè)可選實(shí)施方式中，100kW級(jí)寬頻電磁超聲激勵(lì)源還包括：多個(gè)抑制電路，一個(gè)抑制電路與一路場(chǎng)效應(yīng)管相連接，其中，抑制電路的第一端與一路場(chǎng)效應(yīng)管的漏極相連接，抑制電路的第二端與一路場(chǎng)效應(yīng)管的源極相連接。

進(jìn)一步地，多個(gè)抑制電路中每個(gè)抑制電路包括第二電容、電阻和二極管，其中，第二電容與二極管串聯(lián)之后并聯(lián)在場(chǎng)效應(yīng)管的源極和漏極，電阻并聯(lián)在二極管的兩端。

如圖2所示，與場(chǎng)效應(yīng)管M1相連接的抑制電路由第二電容C1、電阻R1和二極管D1組成；與場(chǎng)效應(yīng)管M2相連接的抑制電路由第二電容C2、電阻R2和二極管D2組成；與場(chǎng)效應(yīng)管M3相連接的抑制電路由第二電容C3、電阻R3和二極管D3組成；與場(chǎng)效應(yīng)管M4相連接的抑制電路由第二電容C4、電阻R4和二極管D4組成。

在本發(fā)明的一個(gè)可選實(shí)施方式中，選頻電路包括：第一電容和變壓器，其中，第一電容的第一端與左臂高端開(kāi)關(guān)的輸出端相連接，第一電容的第二端與變壓器原邊的第一端相連接，變壓器原邊的第二端與右臂高端開(kāi)關(guān)的輸出端相連接，變壓器的副邊與電磁超聲換能器相連接。

如圖2所示，選頻電路包括第一電容C5和變壓器TX，其中，第一電容C5的第一端與M1的源極相連接，第一電容C5的第二端與變壓器TX的原邊的第一端相連接，變壓器原邊的第二端與M3的源極相連接，變壓器的副邊與負(fù)載(Load)相連接。

如圖2所示的100kW級(jí)寬頻電磁超聲激勵(lì)源的工作原理如下：

圖1中信號(hào)發(fā)生器101和左臂高端驅(qū)動(dòng)電路1021處理之后輸出的第一電壓信號(hào)可等效為圖2中驅(qū)動(dòng)源V1發(fā)射的周期性方波信號(hào)。圖1中信號(hào)發(fā)生器101和左臂低端驅(qū)動(dòng)電路1022處理之后輸出的第二電壓信號(hào)可等效為驅(qū)動(dòng)源V2發(fā)射的周期性方波信號(hào)。圖1中信號(hào)發(fā)生器101和右臂高端驅(qū)動(dòng)電路1023處理之后輸出的第二電壓信號(hào)可等效為圖2中驅(qū)動(dòng)源V3發(fā)射的周期性方波信號(hào)；圖1中信號(hào)發(fā)生器101和右臂低端驅(qū)動(dòng)電路1024處理之后輸出的第一電壓信號(hào)可等效為圖2中驅(qū)動(dòng)源V4發(fā)射的周期性方波信號(hào)。需要說(shuō)明的是，上述驅(qū)動(dòng)源V1、驅(qū)動(dòng)源V2、驅(qū)動(dòng)源V3和驅(qū)動(dòng)源V4均為理想驅(qū)動(dòng)源。

在如圖2所示的100kW級(jí)寬頻電磁超聲激勵(lì)源中，M1，M2，M3和M4均選取為N溝道功率場(chǎng)效應(yīng)管。在圖2中，由D1、C1、R1構(gòu)成的抑制電路又可以稱為高端尖峰抑制電路，該高端尖峰抑制電路用于抑制能量轉(zhuǎn)換器件M1開(kāi)關(guān)特性帶來(lái)的尖峰抖動(dòng)。由D2、C2、R2構(gòu)成的抑制電路有可以稱為低端尖峰抑制電路，該低端尖峰抑制電路用于抑制能量轉(zhuǎn)換器件M2開(kāi)關(guān)特性帶來(lái)的尖峰抖動(dòng)。由D3、C3、R3構(gòu)成的抑制電路又可以稱為高端尖峰抑制電路，該高端尖峰抑制電路用于抑制能量轉(zhuǎn)換器件M3開(kāi)關(guān)特性帶來(lái)的尖峰抖動(dòng)。由D4、C4、R4構(gòu)成的抑制電路又可以稱為低端尖峰抑制電路，該低端尖峰抑制電路用于抑制能量轉(zhuǎn)換器件M4開(kāi)關(guān)特性帶來(lái)的尖峰抖動(dòng)。

從圖2中可以看出，V1的低壓輸出端懸浮加載在選頻電路104的左端(即，第一電容C5的第一端)和場(chǎng)效應(yīng)管M1的源極，V1的高壓輸出端加載在N溝道功率場(chǎng)效應(yīng)管M1的柵極，由于M1的源極未直接接地，因此，驅(qū)動(dòng)源V1形成懸浮驅(qū)動(dòng)，并以懸浮驅(qū)動(dòng)的方式的驅(qū)動(dòng)場(chǎng)效應(yīng)管M1。當(dāng)V1輸出周期性方波中的高電平驅(qū)動(dòng)信號(hào)(即，第一初始信號(hào))時(shí)，在N溝道功率場(chǎng)效應(yīng)管M1的柵極和源極形成一定的壓差(即，第一預(yù)設(shè)電壓)，使得N溝道功率場(chǎng)效應(yīng)管M1的漏極和源極導(dǎo)通，并將C5的一端經(jīng)M1的導(dǎo)通電阻與高壓電源VH導(dǎo)通，從而為選頻電路左輸入端提供高壓。同時(shí)，V4的低壓輸出端應(yīng)連接地平面，V4的高壓輸出端加載在N溝道功率場(chǎng)效應(yīng)管M4的柵極，V4輸出的周期性方波中的高電平驅(qū)動(dòng)信號(hào)在N溝道功率場(chǎng)效應(yīng)管M4的柵極和源極形成一定的壓差(即，第一預(yù)設(shè)電壓)，使得N溝道功率場(chǎng)效應(yīng)管M4的漏極和源極導(dǎo)通，將選頻電路的右輸入端經(jīng)M4的導(dǎo)通電阻與地電位導(dǎo)通，從而為選頻電路右輸入端提供較低電位，此時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)管M2、M3應(yīng)處于關(guān)閉狀態(tài)。

綜上，在M1、M4導(dǎo)通，而M2、M3關(guān)閉期間，選頻電路左端的高壓和右端的低壓將在電容C5的另一端和變壓器TX的原邊第1端形成近似2倍于選頻網(wǎng)絡(luò)左端的高壓，而變壓器TX的原邊第2端為較低電壓，從而在變壓器副邊感應(yīng)出略低于2倍于選頻網(wǎng)絡(luò)左輸入端的高壓信號(hào)的高電壓。

從圖2中可以看出，V3的低壓輸出端懸浮加載在選頻電路的右輸入端(即，變壓器TX原邊的第二端)和場(chǎng)效應(yīng)管M3的源極，V3的高壓輸出端加載在N溝道功率場(chǎng)效應(yīng)管M3的柵極，由于M3的源極未直接接地，因此，驅(qū)動(dòng)源V3形成懸浮驅(qū)動(dòng)，并以懸浮驅(qū)動(dòng)的方式的驅(qū)動(dòng)場(chǎng)效應(yīng)管M3。當(dāng)V3輸出周期性方波中的高電平驅(qū)動(dòng)信號(hào)(即，第二初始信號(hào))時(shí)，在N溝道功率場(chǎng)效應(yīng)管M3的柵極和源極形成一定的壓差(即，第二預(yù)設(shè)電壓)，使得N溝道功率場(chǎng)效應(yīng)管M3的漏極和源極導(dǎo)通，并將選頻電路的右輸入端經(jīng)M3的導(dǎo)通電阻與高壓電源VH導(dǎo)通，從而為選頻電路右輸入端提供高壓。同時(shí)，V2的低壓輸出端應(yīng)連接地平面，V2的高壓輸出端加載在N溝道功率場(chǎng)效應(yīng)管M2的柵極，V2輸出的周期性方波中的高電平驅(qū)動(dòng)信號(hào)在N溝道功率場(chǎng)效應(yīng)管M2的柵極和源極形成一定的壓差(即，第二預(yù)設(shè)電壓)，使得N溝道功率場(chǎng)效應(yīng)管M2的漏極和源極導(dǎo)通，將選頻電路的左端經(jīng)M2的導(dǎo)通電阻與地電位導(dǎo)通，從而為選頻電路左端提供較低電位，此時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)管M1、M4應(yīng)處于關(guān)閉狀態(tài)。

綜上，在M2、M3導(dǎo)通，而M1、M4關(guān)閉期間，選頻電路右端的高壓和左端的低壓將在變壓器TX原邊的第1端、第2端形成電位相等的高壓，從而在變壓器副邊感應(yīng)出的電壓差近似為零。

在本發(fā)明的一個(gè)可選實(shí)施方式中，圖1中所示的100kW級(jí)寬頻電磁超聲激勵(lì)源還可以等效為圖3至圖7中所示的100kW級(jí)寬頻電磁超聲激勵(lì)源，下面將結(jié)合圖3至圖7對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的另一種可選地100kW級(jí)寬頻電磁超聲激勵(lì)源的開(kāi)關(guān)電路及選頻電路部分示意圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種左臂高端驅(qū)動(dòng)電路的示意圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種左臂低端驅(qū)動(dòng)電路的示意圖。圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種右臂高端驅(qū)動(dòng)電路的示意圖。圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種右臂低端驅(qū)動(dòng)電路的示意圖。

在本發(fā)明的一個(gè)可選實(shí)施方式中，多路驅(qū)動(dòng)電路中每路驅(qū)動(dòng)電路包括：數(shù)模隔離電路，與信號(hào)發(fā)生器相連接，用于隔離信號(hào)發(fā)生器中的數(shù)字電路對(duì)100kW級(jí)寬頻電磁超聲激勵(lì)源中的模擬電路的干擾；場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)電路，分別與一路開(kāi)關(guān)電路數(shù)模隔離電路相連接，用于向與之相連接的一路開(kāi)關(guān)電路的輸入端輸出電壓信號(hào)，其中，電壓信號(hào)用于驅(qū)動(dòng)一路場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通或關(guān)斷。

通過(guò)上述描述可知，在本發(fā)明實(shí)施例中，多路驅(qū)動(dòng)電路包括左臂高端驅(qū)動(dòng)電路，右臂高端驅(qū)動(dòng)電路，左臂低端驅(qū)動(dòng)電路，右臂低端驅(qū)動(dòng)電路。

如圖4所示的即為左臂高端驅(qū)動(dòng)電路的示意圖，如圖4所示，左臂高端驅(qū)動(dòng)電路包括：數(shù)模隔離電路ISO_L_H和場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)電路DRIVER_L_H。其中，數(shù)模隔離電路ISO_L_H通過(guò)管腳2與信號(hào)發(fā)生器相連接，用于隔離放大信號(hào)發(fā)生器中的數(shù)字電路對(duì)后續(xù)模擬電路的干擾；然后數(shù)模隔離電路ISO_L_H通過(guò)管腳6將隔離之后的第一初始信號(hào)輸入至場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)電路DRIVER_L_H中。進(jìn)而，場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)電路DRIVER_L_H就可以通過(guò)管腳7輸出第一電壓信號(hào)至與之連接場(chǎng)效應(yīng)管中(即，如圖3中DRV_L_H網(wǎng)絡(luò)接口所示的端口)，以驅(qū)動(dòng)與之連接場(chǎng)效應(yīng)管的導(dǎo)通或者關(guān)斷。從圖4中可以看出，數(shù)模隔離電路ISO_L_H的管腳7和管腳5，與場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)電路DRIVER_L_H的管腳4、管腳5和管腳6相連接，均連接在網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)Floating_L_GND所示的接口中，其中，F(xiàn)loating_L_GND接口是懸浮接地接口，用于實(shí)現(xiàn)懸浮驅(qū)動(dòng)。需要說(shuō)明的是，在本發(fā)明實(shí)施例中，圖4中ISO_L_H的管腳4與數(shù)字接地端相連接。

如圖5所示的即為左臂低端驅(qū)動(dòng)電路的示意圖，如圖5所示，左臂低端驅(qū)動(dòng)電路包括：數(shù)模隔離電路ISO_L_L和場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)電路DRIVER_L_L。其中，數(shù)模隔離電路ISO_L_L通過(guò)管腳2與信號(hào)發(fā)生器相連接，用于隔離放大信號(hào)發(fā)生器中的數(shù)字電路對(duì)后續(xù)模擬電路的干擾；然后數(shù)模隔離電路ISO_L_L通過(guò)管腳6將隔離之后的第二初始信號(hào)輸入至場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)電路DRIVER_L_H中。進(jìn)而，場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)電路DRIVER_L_L就可以通過(guò)管腳7輸出第二電壓信號(hào)至與之連接場(chǎng)效應(yīng)管中(即，如圖3中DRV_L_L網(wǎng)絡(luò)接口所示的端口)，以驅(qū)動(dòng)與之連接場(chǎng)效應(yīng)管的導(dǎo)通或者關(guān)斷。從圖5中可以看出，數(shù)模隔離電路ISO_L_L的管腳7和管腳5，與場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)電路DRIVER_L_H的管腳4、管腳5和管腳6相連接，均直接接模擬地。需要說(shuō)明的是，在本發(fā)明實(shí)施例中，圖5中ISO_L_L的管腳4與數(shù)字接地端相連接。

如圖6所示的即為右臂高端驅(qū)動(dòng)電路的示意圖，如圖6所示，右臂高端驅(qū)動(dòng)電路包括：數(shù)模隔離電路ISO_R_H和場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)電路DRIVER_R_H。其中，數(shù)模隔離電路ISO_R_H通過(guò)管腳2與信號(hào)發(fā)生器相連接，用于隔離放大信號(hào)發(fā)生器中的數(shù)字電路對(duì)后續(xù)模擬電路的干擾；然后數(shù)模隔離電路ISO_R_H通過(guò)管腳6將隔離之后的第二初始信號(hào)輸入至場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)電路DRIVER_R_H中。進(jìn)而，場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)電路DRIVER_R_H就可以通過(guò)管腳7輸出第一電壓信號(hào)至與之連接場(chǎng)效應(yīng)管中(即，如圖3中DRV_R_H網(wǎng)絡(luò)接口所示的端口)，以驅(qū)動(dòng)與之連接場(chǎng)效應(yīng)管的導(dǎo)通或者關(guān)斷。從圖6中可以看出，數(shù)模隔離電路ISO_R_H的管腳7和管腳5，與場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)電路DRIVER_R_H的管腳4、管腳5和管腳6相連接，均連接在網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)Floating_R_GND所示的接口中，其中，F(xiàn)loating_R_GND接口是懸浮接地接口，用于實(shí)現(xiàn)懸浮驅(qū)動(dòng)。需要說(shuō)明的是，在本發(fā)明實(shí)施例中，圖6中ISO_R_H的管腳4與數(shù)字接地端相連接。

如圖7所示的即為右臂低端驅(qū)動(dòng)電路的示意圖，如圖7所示，右臂低端驅(qū)動(dòng)電路包括：數(shù)模隔離電路ISO_R_L和場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)電路DRIVER_R_L。其中，數(shù)模隔離電路ISO_R_L通過(guò)管腳2與信號(hào)發(fā)生器相連接，用于隔離放大信號(hào)發(fā)生器中的數(shù)字電路對(duì)后續(xù)模擬電路的干擾；然后數(shù)模隔離電路ISO_R_L通過(guò)管腳6將隔離之后的第二初始信號(hào)輸入至場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)電路DRIVER_R_H中。進(jìn)而，場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)電路DRIVER_R_L就可以通過(guò)管腳7輸出第二電壓信號(hào)至與之連接場(chǎng)效應(yīng)管中(即，如圖3中DRV_R_L網(wǎng)絡(luò)接口所示的端口)，以驅(qū)動(dòng)與之連接場(chǎng)效應(yīng)管的導(dǎo)通或者關(guān)斷。從圖7中可以看出，數(shù)模隔離電路ISO_R_L的管腳7和管腳5，與場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)電路DRIVER_R_H的管腳4、管腳5和管腳6相連接，均直接接模擬地。需要說(shuō)明的是，在本發(fā)明實(shí)施例中，圖7中ISO_R_L的管腳4與數(shù)字接地端相連接。

如圖8所示的為信號(hào)發(fā)生器的示意圖，從圖8中可以看出，在本發(fā)明實(shí)施例中，信號(hào)發(fā)生器選取的為現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)。FPGA的四個(gè)端口IO1至IO4用于輸出四路信號(hào)，其中，通過(guò)端口IO1和IO4輸出的信號(hào)即為第一組初始信號(hào)，通過(guò)端口IO2和IO3輸出的信號(hào)即為第二組初始信號(hào)。圖8中的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)IN_L_H表示該端口與圖4中的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)IN_L_H相連接，圖8中的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)IN_L_L表示該端口與圖5中的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)IN_L_L相連接，圖8中的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)IN_R_H表示該端口與圖6中的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)IN_R_H相連接，圖8中的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)IN_R_L表示該端口與圖7中的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)IN_R_L相連接。

當(dāng)FPGA作為信號(hào)發(fā)生器時(shí)，圖8中所示的4個(gè)IO口輸出4路周期性方波信號(hào)，其中，端口IO1和端口IO4輸出的信號(hào)的極性相同，端口IO2和端口IO3輸出的信號(hào)的極性相同，并且端口IO1至端口IO4輸出的方波信號(hào)的周期相同，但I(xiàn)O1、IO2輸出方波信號(hào)的極性必須相反。

如圖3所示，左臂高端開(kāi)關(guān)包含高端開(kāi)關(guān)器件，其中，高端開(kāi)關(guān)器件(即，能量轉(zhuǎn)換器件)選取為N溝道的功率場(chǎng)效應(yīng)管M1；由D1、C1、R1構(gòu)成的電路為高端尖峰抑制電路。左臂低端開(kāi)關(guān)包含低端開(kāi)關(guān)器件，其中，低端開(kāi)關(guān)器件(即，能量轉(zhuǎn)換器件)選取為N溝道的功率場(chǎng)效應(yīng)管M2；由D2、C2、R2構(gòu)成的電路為低端尖峰抑制電路。右臂高端開(kāi)關(guān)包含高端開(kāi)關(guān)器件，其中，高端開(kāi)關(guān)器件(即，能量轉(zhuǎn)換器件)選取為N溝道的功率場(chǎng)效應(yīng)管M3；由D3、C3、R3構(gòu)成的電路為高端尖峰抑制電路。右臂低端開(kāi)關(guān)包含低端開(kāi)關(guān)器件，其中，低端開(kāi)關(guān)器件(即，能量轉(zhuǎn)換器件)選取為N溝道的功率場(chǎng)效應(yīng)管M4；由D4、C4、R4構(gòu)成的電路為低端尖峰抑制電路；電容C5和變壓器TX組成選頻網(wǎng)絡(luò)；Load為電磁超聲傳感器等效負(fù)載。

當(dāng)FPGA的IO1、IO4發(fā)送相同頻率、相同極性的周期性方波信號(hào)，而IO2、IO3發(fā)送頻率相同，但與IO1發(fā)送的信號(hào)極性相反的方波信號(hào)時(shí)，為便于計(jì)算整個(gè)電路的輸出功率，在本發(fā)明實(shí)施例中，選取8Ω的大功率電阻作為負(fù)載。當(dāng)FPGA輸出的信號(hào)頻率為1MHz、8MHz時(shí)，負(fù)載Load的輸出電壓分別如圖9和圖10所示。從圖9和圖10可知，輸出的電壓幅值(即，目標(biāo)信號(hào)的幅值)最高可達(dá)920V，其最大瞬態(tài)輸出功率均最大可達(dá)100kW。因此，采用本發(fā)明實(shí)施例中提出的100kW級(jí)寬頻電磁超聲激勵(lì)源，可以實(shí)現(xiàn)輸出的最大功率為100kW，為提高該技術(shù)對(duì)高溫金屬設(shè)備的在役檢測(cè)提供儀器支撐。

為了增大100kW級(jí)寬頻電磁超聲激勵(lì)源的輸出功率，在本發(fā)明采用由N溝道場(chǎng)效應(yīng)管構(gòu)成的全橋結(jié)構(gòu)(即，上述高端開(kāi)關(guān)組和低端開(kāi)關(guān)組)作為激勵(lì)源輸出級(jí)，可將100kW級(jí)寬頻電磁超聲激勵(lì)源的輸出功率增大至100kW。

為了提高100kW級(jí)寬頻電磁超聲激勵(lì)源輸出信號(hào)的頻率，本發(fā)明采用數(shù)模隔離電路以實(shí)現(xiàn)上述電路中數(shù)字部分和模擬部分的隔離，同時(shí)，在采用高速驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)的全橋結(jié)構(gòu)中，由于N溝道場(chǎng)效應(yīng)管的快速驅(qū)動(dòng)可有效拓展100kW級(jí)寬頻電磁超聲激勵(lì)源輸出的高壓脈沖信號(hào)的帶寬。

總結(jié)起來(lái)，本發(fā)明實(shí)施例提供的100kW級(jí)寬頻電磁超聲激勵(lì)源主要包括以下優(yōu)點(diǎn)：

從增大輸出功率角度，本發(fā)明實(shí)施例采用由N溝道場(chǎng)效應(yīng)管構(gòu)成的全橋結(jié)構(gòu)作為激勵(lì)源輸出級(jí)。由于N溝道場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通電阻小，在開(kāi)關(guān)電路部分消耗的功率小，因此，N溝道場(chǎng)效應(yīng)管漏源極可承受高達(dá)數(shù)百安培的瞬態(tài)電流。進(jìn)一步地，通過(guò)設(shè)置合適的電源電路的電壓，可將100kW級(jí)寬頻電磁超聲激勵(lì)源的輸出功率增大至100kW以上，以解決現(xiàn)有技術(shù)所制作的激勵(lì)源輸出功率相對(duì)較小的問(wèn)題。

從提高輸出信號(hào)頻率的角度，采用數(shù)模隔離電路實(shí)現(xiàn)數(shù)字電路部分和模擬電路部分的隔離，可有效減小數(shù)字信號(hào)對(duì)模擬電路部分的干擾，采用場(chǎng)效應(yīng)管高速驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)全橋結(jié)構(gòu)中N溝道場(chǎng)效應(yīng)管的快速驅(qū)動(dòng)，可有效拓展輸出高壓脈沖信號(hào)的帶寬。

上述本發(fā)明實(shí)施例序號(hào)僅僅為了描述，不代表實(shí)施例的優(yōu)劣。

在本發(fā)明的上述實(shí)施例中，對(duì)各個(gè)實(shí)施例的描述都各有側(cè)重，某個(gè)實(shí)施例中沒(méi)有詳述的部分，可以參見(jiàn)其他實(shí)施例的相關(guān)描述。

在本申請(qǐng)所提供的幾個(gè)實(shí)施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的技術(shù)內(nèi)容，可通過(guò)其它的方式實(shí)現(xiàn)。其中，以上所描述的裝置實(shí)施例僅僅是示意性的，例如所述單元的劃分，可以為一種邏輯功能劃分，實(shí)際實(shí)現(xiàn)時(shí)可以有另外的劃分方式，例如多個(gè)單元或組件可以結(jié)合或者可以集成到另一個(gè)系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。另一點(diǎn)，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過(guò)一些接口，單元或模塊的間接耦合或通信連接，可以是電性或其它的形式。

所述作為分離部件說(shuō)明的單元可以是或者也可以不是物理上分開(kāi)的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個(gè)地方，或者也可以分布到多個(gè)單元上?？梢愿鶕?jù)實(shí)際的需要選擇其中的部分或者全部單元來(lái)實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例方案的目的。

另外，在本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例中的各功能單元可以集成在一個(gè)處理單元中，也可以是各個(gè)單元單獨(dú)物理存在，也可以兩個(gè)或兩個(gè)以上單元集成在一個(gè)單元中。上述集成的單元既可以采用硬件的形式實(shí)現(xiàn)，也可以采用軟件功能單元的形式實(shí)現(xiàn)。

所述集成的單元如果以軟件功能單元的形式實(shí)現(xiàn)并作為獨(dú)立的產(chǎn)品銷售或使用時(shí)，可以存儲(chǔ)在一個(gè)計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中。基于這樣的理解，本發(fā)明的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說(shuō)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分或者該技術(shù)方案的全部或部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來(lái)，該計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品存儲(chǔ)在一個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺(tái)計(jì)算機(jī)設(shè)備(可為個(gè)人計(jì)算機(jī)、服務(wù)器或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲(chǔ)介質(zhì)包括：U盤(pán)、只讀存儲(chǔ)器(ROM，Read-Only Memory)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM，Random Access Memory)、移動(dòng)硬盤(pán)、磁碟或者光盤(pán)等各種可以存儲(chǔ)程序代碼的介質(zhì)。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。