本實(shí)用新型屬于工業(yè)測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種便攜式電磁超聲脈沖激發(fā)裝置。該裝置檢測(cè)效率高、體積小、功率大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)對(duì)工業(yè)設(shè)備可靠性和安全性的檢測(cè)和評(píng)估起到越來(lái)越重要的作用。電磁超聲技術(shù)利用電磁耦合的方法激勵(lì)和接收超聲波，與傳統(tǒng)的超聲檢測(cè)技術(shù)相比，它具有非接觸、不需要耦合劑、精度高、適于高溫檢測(cè)以及容易激發(fā)各種超聲波形等優(yōu)點(diǎn)。在工業(yè)應(yīng)用中，電磁超聲檢測(cè)技術(shù)正越來(lái)越受到人們的關(guān)注和重視。

然而，電磁超聲換能器作為電磁超聲無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的核心器件，一方面，其換能效率較低，電磁超聲信號(hào)微弱，甚至?xí)椭廖⒎?jí)，限制了該技術(shù)的推廣應(yīng)用。另一方面，在普遍采用D類(lèi)功率放大電路的電磁超聲脈沖激發(fā)電源中，由于受驅(qū)動(dòng)電路工作頻率的限制，導(dǎo)致激發(fā)頻率不高，也使得其應(yīng)用場(chǎng)合受限。在便攜式檢測(cè)設(shè)備中，脈沖激發(fā)裝置的輸出功率也更是受到限制。

在文獻(xiàn)《磁致伸縮管道缺陷超聲導(dǎo)波檢測(cè)系統(tǒng)研制》(電測(cè)與儀表,2013,50(9):21-25)中，為了提高激勵(lì)超聲導(dǎo)波所需的高電壓和大功率，采用兩級(jí)Boost電路級(jí)聯(lián)的方式將電壓從24V升至500V給儲(chǔ)能電容充電，由于采用兩級(jí)Boost升壓電路，成本較高、體積較大、效率較低。文獻(xiàn)《一種電磁超聲檢測(cè)用脈沖激勵(lì)電源的研制》(電測(cè)與儀表,2012,49(2):76-79)涉及了一種D類(lèi)功率放大電路的驅(qū)動(dòng)電路，采用集成電路芯片IR2110來(lái)驅(qū)動(dòng)MOSFET，雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但最高驅(qū)動(dòng)頻率僅有300kHz。文獻(xiàn)《電磁超聲脈沖激勵(lì)電路的設(shè)計(jì)》(理化檢驗(yàn)-物理分冊(cè),2013,49(3):174-176)也涉及了一種D類(lèi)功率放大電路的驅(qū)動(dòng)電路，采用4片光耦芯片與4片集成電路芯片來(lái)驅(qū)動(dòng)MOSFET，雖驅(qū)動(dòng)頻率較高，由于使用器件較多，使得成本高、體積大，不適合用于便攜式設(shè)備。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的是提供一種小體積、低功耗、低成本、驅(qū)動(dòng)頻率高，且在野外工作條件下能夠提供大功率、激發(fā)出較強(qiáng)的電磁超聲信號(hào)的便攜式電磁超聲脈沖激發(fā)裝置。

本實(shí)用新型解決所述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是，提供一種便攜式電磁超聲脈沖激發(fā)裝置，其特征在于該裝置包括直流電源、1#隔離電源、2#隔離電源、升壓電路、控制電路、驅(qū)動(dòng)電路、儲(chǔ)能電容、功率放大電路、調(diào)諧電路和電磁超聲換能器，其中，所述直流電源為1#隔離電源和2#隔離電源供電，2#隔離電源與驅(qū)動(dòng)電路的控制側(cè)電源VDDI相連，1#隔離電源與驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)側(cè)的電源VDDB和VDDA相連，1#隔離電源和2#隔離電源同時(shí)為所述驅(qū)動(dòng)電路供電，1#隔離電源與升壓電路的輸入電壓Vi相連，為升壓電路供電；所述控制電路同時(shí)與驅(qū)動(dòng)電路和升壓電路連接，升壓電路的輸出端與儲(chǔ)能電容以及功率放大電路的直流母線端連接，驅(qū)動(dòng)電路與功率放大電路的輸入端連接，功率放大電路的輸出端經(jīng)調(diào)諧電路與電磁超聲換能器連接；

所述控制電路向所述升壓電路輸出TTL控制信號(hào)，控制升壓電路開(kāi)啟升壓，對(duì)儲(chǔ)能電容進(jìn)行充電；儲(chǔ)能電容充滿電之后，控制電路向驅(qū)動(dòng)電路同時(shí)輸出使能信號(hào)和脈沖方波信號(hào)；驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)功率放大電路將儲(chǔ)能電容中的高壓直流電逆變?yōu)榻涣麟?，然后，交流電?jīng)過(guò)調(diào)諧電路之后傳送給電磁超聲換能器。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：

本實(shí)用新型采用基于耦合電感的DC-DC升壓變換器作為升壓電路，為一種全新的升壓電路結(jié)構(gòu)，一方面，此升壓電路的開(kāi)關(guān)損耗較低，對(duì)儲(chǔ)能電容的充電速度較快，即在較短的時(shí)間內(nèi)可將儲(chǔ)能電容充電至高壓，可以提高整個(gè)裝置的工作重復(fù)頻率；另一方面，此升壓電路對(duì)MOSFET的電壓應(yīng)力要求低，可以使用低導(dǎo)通電阻的MOSFET，進(jìn)一步降低損耗，同時(shí)降低成本，與傳統(tǒng)的反激升壓和級(jí)聯(lián)Boost電路相比具有升壓(電容充電)速度快、體積小、效率高、成本低的特點(diǎn)。采用硅隔離驅(qū)動(dòng)芯片作為驅(qū)動(dòng)電路，可以實(shí)現(xiàn)更高的驅(qū)動(dòng)頻率，而且省去了現(xiàn)有技術(shù)中的光耦隔離，使得電路結(jié)構(gòu)變得簡(jiǎn)單，縮小了體積，降低了成本。整個(gè)裝置體積較小，攜帶更加方便，在野外工作條件下也能夠提供較大的能量，激發(fā)出較強(qiáng)的電磁超聲信號(hào)。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹。

圖1為本實(shí)用新型便攜式電磁超聲脈沖激發(fā)裝置一種實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本實(shí)用新型便攜式電磁超聲脈沖激發(fā)裝置一種實(shí)施例的門(mén)控使能信號(hào)及脈沖方波信號(hào)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型便攜式電磁超聲脈沖激發(fā)裝置一種實(shí)施例的升壓電路4的電路圖；

圖4為本實(shí)用新型便攜式電磁超聲脈沖激發(fā)裝置一種實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)電路5的電路圖；其中圖4-1是功率放大電路8的左半橋驅(qū)動(dòng)電路；圖4-2是功率放大電路8的右半橋驅(qū)動(dòng)電路；

圖5為本實(shí)用新型便攜式電磁超聲脈沖激發(fā)裝置一種實(shí)施例的功率放大電路8的電路圖；

圖6為應(yīng)用本實(shí)用新型便攜式電磁超聲脈沖激發(fā)裝置進(jìn)行測(cè)試的測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為應(yīng)用本實(shí)用新型便攜式電磁超聲脈沖激發(fā)裝置進(jìn)行測(cè)試得到的檢測(cè)波形圖。

圖中，1.直流電源，2.1#隔離電源，3.2#隔離電源，4.升壓電路，5.控制電路，6.驅(qū)動(dòng)電路，7.儲(chǔ)能電容，8.功率放大電路，9.調(diào)諧電路，10.電磁超聲換能器。

具體實(shí)施方式

為了引用和清楚起見(jiàn)，下文中使用的技術(shù)名詞、簡(jiǎn)寫(xiě)或縮寫(xiě)總結(jié)如下：

EMAT：Electromagnetic Acoustic Transducer，電磁超聲換能器；

MOSFET：Metal Oxide Semiconductor FET，金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(以下簡(jiǎn)稱場(chǎng)效應(yīng)管)；

下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完善地描述，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，而不是全部實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(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)前提下獲得的其它實(shí)施例，都屬于本申請(qǐng)權(quán)利要求的保護(hù)范圍。

本實(shí)用新型便攜式電磁超聲脈沖激發(fā)裝置(簡(jiǎn)稱裝置，參見(jiàn)圖1-5)包括：直流電源1、1#隔離電源2、2#隔離電源3、升壓電路4、控制電路5、驅(qū)動(dòng)電路6、儲(chǔ)能電容7、功率放大電路8、調(diào)諧電路9和電磁超聲換能器10，其中，所述直流電源1為1#隔離電源2和2#隔離電源3供電，2#隔離電源3與驅(qū)動(dòng)電路的控制側(cè)電源VDDI相連，1#隔離電源2與驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)側(cè)的電源VDDB和VDDA相連，1#隔離電源2和2#隔離電源3同時(shí)為所述驅(qū)動(dòng)電路6供電，1#隔離電源2與升壓電路的輸入電壓Vi相連，為升壓電路4供電；所述控制電路5同時(shí)與驅(qū)動(dòng)電路6和升壓電路4連接，升壓電路4的輸出端與儲(chǔ)能電容7以及功率放大電路8的直流母線端連接，驅(qū)動(dòng)電路6與功率放大電路8的輸入端連接，功率放大電路8的輸出端經(jīng)調(diào)諧電路9與電磁超聲換能器10連接。

所述控制電路5向所述升壓電路4輸出TTL控制信號(hào)，控制升壓電路4開(kāi)啟升壓，對(duì)儲(chǔ)能電容7進(jìn)行充電；儲(chǔ)能電容7充滿電之后，控制電路5向驅(qū)動(dòng)電路6同時(shí)輸出使能信號(hào)和脈沖方波信號(hào)；驅(qū)動(dòng)電路6驅(qū)動(dòng)功率放大電路8將儲(chǔ)能電容7中的高壓直流電逆變?yōu)榻涣麟?，然后，交流電?jīng)過(guò)調(diào)諧電路9之后傳送給電磁超聲換能器。

具體地，控制電路5向升壓電路4輸出一充電使能信號(hào)charge，通過(guò)該使能信號(hào)控制升壓電路4的開(kāi)啟，在升壓電路4開(kāi)啟的時(shí)間t2內(nèi)，1#隔離電源3為升壓電路4提供直流偏置電壓，升壓電路4對(duì)儲(chǔ)能電容7進(jìn)行充電；充電結(jié)束后，控制電路5向驅(qū)動(dòng)電路6輸出一對(duì)互補(bǔ)的方波脈沖信號(hào)driver1和driver2，以及一路門(mén)控使能信號(hào)EN，信號(hào)driver1、driver2、EN、charge均為T(mén)TL電平(參見(jiàn)圖2)，EN為低電平時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路6開(kāi)啟，此時(shí)方波脈沖信號(hào)driver1和driver2通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路6驅(qū)動(dòng)功率放大電路8將儲(chǔ)能電容7里的高壓直流逆變?yōu)榻涣麟?；逆變后的交流電通過(guò)調(diào)諧電路9將電流波形調(diào)諧為正弦波，最后送入電磁超聲換能器10；EN為高電平時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路6停止工作，使得功率放大電路8處于關(guān)閉狀態(tài)。

所述升壓電路4(參見(jiàn)圖3)包括輸入電解電容Ci、輸出電容Co、耦合電感的初級(jí)電感L_P、耦合電感的次級(jí)電感L_S、電容C_b1、電容C_b2、電容C_c、電阻R_g、電阻R_G、電阻R_s、電阻R_FB1、滑動(dòng)變阻器R_FB2、場(chǎng)效應(yīng)管S、NPN型雙極性三極管Qs、NPN型雙極性三極管Q_T、NPN型雙極性三極管Qu、PNP型雙極性三極管Qd、電阻R_b0、電阻R_E、電阻R_F、電阻R_b、電阻R_T、電容C_T、電容C_F、電容C_p1、電容C_p2和集成芯片UC3843，具體電路組成是輸入電解電容Ci的負(fù)端接地，正端同時(shí)與耦合電感的初級(jí)電感L_p的第1端和輸入電壓Vi的正極相連，輸入電壓Vi的負(fù)極接地；所述耦合電感的初級(jí)電感L_P的第2端同時(shí)連接電容C_b1的一端、場(chǎng)效應(yīng)管S的漏極、二極管D_C的陽(yáng)極；二極管D_C的陰極同時(shí)與二極管D_b1的陽(yáng)極、電容C_c的一端連接；場(chǎng)效應(yīng)管S的柵極與電阻R_g的一端、電阻R_G的一端連接；場(chǎng)效應(yīng)管S的源極同時(shí)與電阻R_G的另一端、電阻R_s的一端、電容C_c的另一端、電阻R_E的一端、R_F的一端連接；電阻R_s的另一端接地；電容C_b1的另一端同時(shí)連接耦合電感的次級(jí)電感L_S的第1端、二極管D_b2的陽(yáng)極；耦合電感的次級(jí)電感L_S的第2端同時(shí)連接二極管D_b1的陰極、電容C_b2的一端；電容C_b2的另一端同時(shí)連接二極管D_b2的陰極、二極管D_o的陽(yáng)極；二極管D_o的陰極同時(shí)連接輸出電容Co的一端和電阻R_FB1的一端，且輸出高壓HV，高壓HV為儲(chǔ)能電容7充電；所述輸出電容Co的另一端接地；電阻R_FB1的另一端與滑動(dòng)變阻器R_FB2的一端連接，滑動(dòng)變阻器R_FB2的另一端接地，滑動(dòng)變阻器R_FB2的滑動(dòng)端與集成芯片UC3843的V_FB腳連接；

所述電阻R_b0的一端接控制電路的TTL控制信號(hào)charge，另一端接所述NPN型雙極性三極管Qs的基極；所述NPN型雙極性三極管Qs的集電極接集成芯片UC3843的COMP腳，發(fā)射極接地；所述集成芯片UC3843的V_REF腳同時(shí)連接電容C_p1的一端、電阻R_T的一端、NPN型雙極性三極管Q_T的集電極；所述電容C_p1的另一端接地；電阻R_T的另一端同時(shí)連接NPN型雙極性三極管Q_T的基極、集成芯片UC3843的R_T/C_T腳、電容C_T的一端；電容C_T的另一端接地；電阻R_E的另一端與NPN型雙極性三極管Q_T的發(fā)射極連接；所述電阻R_F的另一端同時(shí)連接電容C_F的一端和集成芯片UC3843的I_sense腳；電容C_F的另一端接地；集成芯片UC3843的GND腳接地，OUTPUT腳與電阻R_b的一端相連，V_CC腳同時(shí)連接電容C_p2的一端、輸入電壓Vi、NPN型雙極性三極管Qu的集電極；電阻R_b的另一端同時(shí)連接NPN型雙極性三極管Qu的基極和PNP型雙極性三極管Qd的基極；PNP型雙極性三極管Qd的集電極接地，發(fā)射極同時(shí)連接NPN型雙極性三極管Qu的發(fā)射極和電阻R_g的另一端。

上述升壓電路的具體原理結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程如下：

由基于耦合電感的高升壓比DC-DC變換器構(gòu)成升壓電路，將輸入的1#隔離電源Vi升壓至高壓(HV)，與傳統(tǒng)的Boost升壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相比，圖3所示的升壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，融合了開(kāi)關(guān)電容、電壓舉升、耦合電感等三項(xiàng)技術(shù)，基于耦合電感的升壓變換器具有更高的升壓比，且主開(kāi)關(guān)的電壓應(yīng)力遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的電壓應(yīng)力，可以減少開(kāi)關(guān)損耗；另一方面，由于開(kāi)關(guān)管的電壓應(yīng)力小，可以選擇低壓的MOSFET，低壓MOSFET具有較小的導(dǎo)通電阻R_ds(on)，從而進(jìn)一步減少損耗，提高效率；S為場(chǎng)效應(yīng)管；N_P為耦合電感的一次側(cè)電感(或初級(jí)電感)的匝數(shù)，N_S為耦合電感的二次側(cè)電感(或次級(jí)電感)的匝數(shù)，n為N_S與N_P的比值；Ci為輸入電容，Co為輸出濾波電容，Do為輸出整流二極管，Cc為鉗位電容，Dc箝位二極管，Cc與Dc構(gòu)成無(wú)源緩沖吸收電路，抑制場(chǎng)效應(yīng)管S漏源兩端的電壓尖峰，對(duì)泄露電感的能量進(jìn)行吸收利用，減小損耗，提高效率；C_b1與C_b2為阻塞電容，D_b1與D_b2為阻塞二極管?；陂_(kāi)關(guān)電容的原理，C_b1與C_b2并聯(lián)充電，當(dāng)開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)，通過(guò)耦合電感的二次側(cè)電感L_S串聯(lián)放電；基于電壓舉升原理，電容Cc吸收的耦合電感的漏感能量疊加到電容C_b1，以上兩種措施均提高了電壓增益。升壓電路的主要運(yùn)行過(guò)程為：當(dāng)場(chǎng)效應(yīng)管S導(dǎo)通時(shí)，磁性器件在耦合電感的二次側(cè)電感L_S中感生出電壓Vs，磁能開(kāi)始增加，感生電壓Vs開(kāi)始對(duì)C_b1充電。同時(shí)，感生電壓Vs對(duì)C_b2充電，因此，C_b1與C_b2被并聯(lián)充電，此時(shí)磁性器件作為一個(gè)變壓器工作于正激變換器模式。當(dāng)場(chǎng)效應(yīng)管S關(guān)斷時(shí)，磁能被釋放，在二次側(cè)電感L_S感生出極性相反的電壓，感生電壓Vs使得輸入電壓Vi、電容C_b1兩端電壓V_Cb1、電容C_b2兩端電壓V_Cb2串聯(lián)起來(lái)對(duì)輸出濾波電容Co和高壓儲(chǔ)能電容7充電，從而實(shí)現(xiàn)較高的電壓增益，此時(shí)，磁性器件作為一個(gè)耦合電感工作于反激變換器模式。R_S為電流檢測(cè)電阻；控制芯片選用電流模式控制集成芯片UC3843。其中，R_T與C_T構(gòu)成振蕩電路，R_T與C_T的值決定了開(kāi)關(guān)頻率；集成芯片UC3843的VCC腳以及V_REF腳附近的電容C_p1、C_p2為電源的旁路電容，減少電源線上的噪聲對(duì)集成芯片UC3843造成的影響；電阻R_F與電容C_F構(gòu)成低通濾波電路，濾除電流檢測(cè)電阻R_S上電壓V_Isense的噪聲，提高控制精度；R_FB1與R_FB2為分壓電阻，構(gòu)成電壓反饋電路，通過(guò)調(diào)節(jié)R_FB2的值即可改變輸出電壓；集成芯片UC3843的COMP腳連接一個(gè)NPN型雙極性三極管Qs，其中R_b為基極限流電阻，在基極施加TTL邏輯高電平關(guān)斷集成芯片UC3843，停止充電，施加低電平或懸空則啟動(dòng)集成芯片UC3843，開(kāi)啟充電，可以方便地控制升壓電路的工作周期；與集成芯片UC3843的OUTPUT腳連接的電阻R_b為限流電阻，與Qu、Qd一起構(gòu)成圖騰柱結(jié)構(gòu)的MOSFET驅(qū)動(dòng)電路，輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)drvier，提高驅(qū)動(dòng)能力，增強(qiáng)穩(wěn)定性；Rg為柵極限流電阻；與Rg相連的電阻R_G為下拉電阻，確保場(chǎng)效應(yīng)管S可靠關(guān)斷；集成芯片UC3843的V_REF腳連接NPN型雙極性三極管Q_T的集電極，R_T/C_T腳連接Q_T的基極，發(fā)射極通過(guò)隔離電阻R_E連接至電阻R_F的一端，對(duì)電流控制模式進(jìn)行斜坡補(bǔ)償。

所述驅(qū)動(dòng)電路(參見(jiàn)圖4)包括左半橋驅(qū)動(dòng)電路和右半橋驅(qū)動(dòng)電路，兩個(gè)半橋驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)及所有器件的參數(shù)均一致，以左半橋驅(qū)動(dòng)電路(參見(jiàn)圖4-1)為例，包括：電阻R_I1、電容C_I1、旁路電容C_VDDI1、芯片Si8234、旁路電容C_A1、電阻R_BOOT1、二極管D_BOOT1、自舉電容C_BOOT1、電阻R_DT1、旁路電容C_B1、電阻R_g1、電阻R_b1、電阻R_g2、電阻R_b2、肖特基二極管D_g1、肖特基二極管D_g2、雙向穩(wěn)壓二極管D_z1和雙向穩(wěn)壓二極管D_z2，其中，電阻R_I1的一端連接所述控制電路的TTL控制信號(hào)drvier1；芯片Si8234的DISABLE腳連接所述控制電路的TTL控制信號(hào)EN；電阻R_I1的另一端同時(shí)連接電容C_I1的一端和芯片Si8234的PWM腳，電容C_I1的另一端接地；所述電阻R_DT1的一端接芯片Si8234的DT腳，另一端接地；電容C_VDDI1的一端同時(shí)接芯片Si8234的VDDI腳和控制側(cè)電源VDDI，另一端和芯片Si8234的GNDI腳均接地；旁路電容C_A1的一端同時(shí)接驅(qū)動(dòng)側(cè)的電源VDDA和電阻R_BOOT1的一端，另一端接地；電阻R_BOOT1的另一端接二極管D_BOOT1的陽(yáng)極；二極管D_BOOT1的陰極同時(shí)接芯片Si8234的VDDA腳和自舉電容C_BOOT1的一端；自舉電容C_BOOT1的另一端同時(shí)接芯片Si8234的GNDA腳、雙向穩(wěn)壓管D_z1的一端、電阻R_b1的一端、場(chǎng)效應(yīng)管Q₁的源極、場(chǎng)效應(yīng)管Q₂的漏極；旁路電容C_B1的一端同時(shí)接驅(qū)動(dòng)側(cè)的電源VDDB和芯片Si8234的VDDB腳，另一端接地，芯片Si8234的GNDB腳接地；肖特基二極管D_g1的陰極與電阻R_g1的一端連接之后接芯片Si8234的VOA腳，陽(yáng)極與電阻R_g1的另一端連接之后同時(shí)接雙向穩(wěn)壓管D_z1的另一端、電阻R_b1的另一端、場(chǎng)效應(yīng)管Q₁的柵極；場(chǎng)效應(yīng)管Q₁的漏極接儲(chǔ)能電容7，輸出高壓HV；肖特基二極管D_g2的陰極與電阻R_g2的一端連接之后接芯片Si8234的VOB腳，陽(yáng)極與電阻R_g2的另一端連接之后同時(shí)接雙向穩(wěn)壓管D_z2的一端、電阻R_b2的一端、場(chǎng)效應(yīng)管Q₂的柵極；雙向穩(wěn)壓管D_z2的另一端與電阻R_b2的另一端、場(chǎng)效應(yīng)管Q₂的源極連接之后接地。

上述驅(qū)動(dòng)電路5由兩個(gè)半橋驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成，兩個(gè)半橋驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)及所有器件的參數(shù)均一致，均由硅隔離型驅(qū)動(dòng)芯片Si8234、自舉電源、濾波電路等構(gòu)成。Si8234采用硅隔離技術(shù)，使得控制電路部分與功率放大電路部分實(shí)現(xiàn)電氣隔離，減少電磁干擾對(duì)控制電路部分的影響，省去了傳統(tǒng)技術(shù)中使用的光耦隔離器，節(jié)省了成本，同時(shí)也縮小了體積。采用自舉電源供電的方式為高壓側(cè)驅(qū)動(dòng)提供能量，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠的驅(qū)動(dòng)。圖4-1和圖4-2的電路結(jié)構(gòu)及參數(shù)一樣，以圖4-1為例，電阻R_I1與電容C_I1構(gòu)成低通濾波器，濾除輸入信號(hào)driver1中的高頻噪聲干擾；在驅(qū)動(dòng)芯片Si8234內(nèi)部，drvier1信號(hào)變?yōu)橐粚?duì)互補(bǔ)的信號(hào)，通過(guò)改變R_DT1的阻值可以調(diào)節(jié)死區(qū)控制時(shí)間，避免上下場(chǎng)效應(yīng)管的直通，防止燒壞場(chǎng)效應(yīng)管Q1、Q2；電阻R_g1與電阻R_g2為柵極限流電阻，電阻R_b1與電阻R_b2為柵極下拉電阻；D_g1與D_g2為肖特基二極管，起加速場(chǎng)效應(yīng)管關(guān)斷的作用；D_z1與D_z2為雙向穩(wěn)壓二極管，使得場(chǎng)效應(yīng)管柵極與源極之間的電壓不超過(guò)穩(wěn)壓二極管的擊穿電壓，保護(hù)場(chǎng)效應(yīng)管Q1、Q2；電容C_BOOT1為自舉電容，二極管D_BOOT1為自舉二極管；電容C_VDDI1為控制側(cè)電源的旁路電容，電容C_A1與C_B1為輸出側(cè)電源的旁路電容，一般C_A1≥10C_BOOT1；電阻R_BOOT1為充電限流電阻，當(dāng)頻率大于100kHz時(shí)，電阻R_BOOT1可以去掉；電源VDDA與電源VDDB相同，同時(shí)連接1#隔離電源。當(dāng)Q1關(guān)斷，Q2導(dǎo)通時(shí)，VDDA通過(guò)R_BOOT1與D_BOOT1給C_BOOT1充電；當(dāng)Q1導(dǎo)通，Q2關(guān)斷時(shí)，Q1的源級(jí)電壓迅速接近漏極電壓，導(dǎo)致自舉二極管D_BOOT1反偏，從而阻斷了相對(duì)于地電位的V_DDA向C_BOOT1充電。從此刻開(kāi)始，直到驅(qū)動(dòng)高壓側(cè)結(jié)束的這段時(shí)期，C_BOOT1提供了維持高壓側(cè)驅(qū)動(dòng)正常工作所需的電流，實(shí)現(xiàn)電源的自舉。

所述儲(chǔ)能電容7為焊針型電解電容，該儲(chǔ)能電容容量大、耐高壓，具有優(yōu)良的高頻、超長(zhǎng)壽命、高可靠性、高紋波電流等特性。

所述調(diào)諧電路9由不同容值的銀云母電容組構(gòu)成，銀云母電容具有耐高壓、介質(zhì)損耗小、高頻特性好的特點(diǎn)。

所述功率放大電路8(參見(jiàn)圖5)的具體原理結(jié)構(gòu)如下：

一個(gè)D類(lèi)全橋逆變功率放大裝置，通過(guò)控制驅(qū)動(dòng)電路5中的場(chǎng)效應(yīng)管Q₁、Q₂、Q₃和Q₄的交替開(kāi)通和關(guān)斷將儲(chǔ)能電容的高壓直流電逆變?yōu)榻蛔冸姡瑸檎{(diào)諧電容Cx和EMAT發(fā)射探頭組成的并聯(lián)諧振回路提供能量，驅(qū)動(dòng)EMAT在待測(cè)金屬材料中激勵(lì)出超聲波。其中，EMAT線圈可以等效為一個(gè)電感Leq與一個(gè)電阻Req的串聯(lián)。電阻R₁、電容C₁和二極管D₁，電阻R₂、電容C₂和二極管D₂，電阻R₃、電容C₃和二極管D₃，電阻R₄、電容C₄和二極管D₄分別構(gòu)成場(chǎng)效應(yīng)管Q₁、Q₂、Q₃和Q₄的緩沖吸收電路，來(lái)消除場(chǎng)效應(yīng)管Q₁、Q₂、Q₃和Q₄在關(guān)斷時(shí)漏源兩端產(chǎn)生的尖峰電壓。

為了說(shuō)明上述便攜式電磁超聲脈沖激發(fā)裝置能夠滿足驅(qū)動(dòng)電磁超聲換能器所要求的大功率激勵(lì)信號(hào)，在本實(shí)施例中，搭建了如圖6所示的測(cè)試系統(tǒng)。其中，鐵板試樣的厚度為1mm，在采用本實(shí)用新型的便攜式電磁超聲脈沖激發(fā)裝置進(jìn)行測(cè)試時(shí)，升壓電路4將高壓儲(chǔ)能電容7充電至200V，控制電路5產(chǎn)生一對(duì)互補(bǔ)的4周期猝發(fā)脈沖方波信號(hào)，頻率為700kHz，經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)電路6控制功率放大電路8驅(qū)動(dòng)激勵(lì)EMAT在鐵板試樣中產(chǎn)生超聲波，另一接收EMAT經(jīng)過(guò)放大/濾波模塊后由示波器顯示，波形圖如圖7所示。其中，放大/模塊包括一個(gè)增益為60dB的低噪前置放大器和一個(gè)截止頻率為2MHz的低通濾波器。從圖7可以看出，檢測(cè)到的波形信噪比較高，能夠明顯分辨出直達(dá)波和端面回波，說(shuō)明本實(shí)用新型便攜式電磁超聲脈沖激發(fā)裝置能夠驅(qū)動(dòng)電磁超聲換能器產(chǎn)生超聲波。

本實(shí)用新型未述及之處適用于現(xiàn)有技術(shù)。