完善资料让更多小伙伴认识你，还能领取20积分哦， 立即完善>
3天内不再提示
|
1.引言
现代渔业主要利用探鱼器来探测水下鱼类资源的分布，提高捕鱼业的产量。探鱼器利用的就是超声波探测的原理，由超声波探头根据需求发射出相应频率的超声波，超声波在遇到水中不同障碍物后反射回来，被探头接收。根据对反射数据的分析，最终得到该水域的信息。随着探鱼器的发展，为了探测更多更详细的水域信息，大角度多频率探测为了发展的趋势。所以增加超声波探测角度一般有两种方式，单探头的机械回扫探测和多个探头探测。由于单探头的机械回扫威廉希尔官方网站 设计复杂，且探测间隔受到机械回扫速度的限制，所以一般采用多探头的方式。传统多探头接收威廉希尔官方网站 由多个独立的单探头接收威廉希尔官方网站 组成，且只能接收一种频率的超声波，硬件体积庞大，成本高昂且效率低下。本文以三个双频探头为例子，设计了一种新的多探头双频超声波接收威廉希尔官方网站 。 
0
|
|
相关推荐
4个回答
|
|
|
2.整体威廉希尔官方网站
概述
本设计采用了三个双频超声波探头分时切换接收的新方法，接收威廉希尔官方网站 主要由前级放大威廉希尔官方网站 ，开关切换威廉希尔官方网站 ，带通滤波威廉希尔官方网站 和后级放大威廉希尔官方网站 四个部分组成。信号经过独立的前级放大威廉希尔官方网站 初步放大信号后，由模拟开关组成的开关切换威廉希尔官方网站 切换至所需的带通滤波威廉希尔官方网站 进行滤波放大，最后再经后级放大威廉希尔官方网站 放大，转化为DSPIC芯片的AD模块适合的电压范围。 |
|
|
|
|
|
3.具体威廉希尔官方网站
设计
3.1 前级放大威廉希尔官方网站 前级放大威廉希尔官方网站 的功能是隔离和初步放大。由于超声波探头工作在收发一体的方式，所以接收威廉希尔官方网站 首先要经过一个隔离威廉希尔官方网站 。如图1所示，我们采用两个反向并联的1N4148二极管D1、D2接地达到隔离目的。当发射的时候，高压脉冲信号将直接通过二极管对地放电，二极管等效为短路，不会烧坏接收威廉希尔官方网站 。当探头接收的时候，微小的信号无法使二极管导通，相当与断路，微小信号由后续接收威廉希尔官方网站 放大接收。 放大部分采用9013三极管搭建的共发射极放大威廉希尔官方网站 ，R3、R5为负反馈电阻，起到稳定BJT的偏置点的作用。放大威廉希尔官方网站 增益为： 令β=120,算得到gm约为0.03.此时根据公式1可计算信号增益Av约等于61.6. 3.2 开关切换威廉希尔官方网站 开关切换威廉希尔官方网站 由4066模拟开关组成，由DSPIC芯片引脚控制开关的开合。在发射威廉希尔官方网站 发射超声波脉冲后，威廉希尔官方网站 进入接收模式。 芯片控制模拟开关选定将要接收的是三个探头中的哪个，且接收的超声波频率为多少，然后开始接收。 模拟开关切换接收这一创新方式，使得多个超声波探头共享一套后级放大威廉希尔官方网站 ，由于后级出放大威廉希尔官方网站 的硬件成本较高，该方式大大节约了威廉希尔官方网站 成本。路径切换原理如图2所示： 值得注意的是，模拟开关切换后需要一段时间威廉希尔官方网站 才能重新稳定，所以在这段时间内不适合接收信号。根据实际测量，本接收威廉希尔官方网站 在开关切换后需要10毫秒才能重新稳定。 3.3 带通滤波威廉希尔官方网站 带通滤波威廉希尔官方网站 是由运放构成的有源带通滤波器两级级联而成，单级且中心频率为76KHz的威廉希尔官方网站 及其响应曲线如图3所示： 中心频率0 f 为： 考虑到电阻和电容的取值不能是任意值，而应该是常用的值，所以设计出来的滤波器的中心频率跟预期的中心频率存在一定误差。根据公式2计算，当R0=R1取10K,R2取87K,C1=C2取100p的时候，电压最大增益为4.35,中心频率约为76.3KHz,带宽为36.6KHz.当R0=R1取3.3K,R2取38K,C1=C2取100p的时候，电压最大增益为5.76,中心频率约为201KHz,带宽为83.8KHz.由于两个中心频率的绝对误差均远小于各自带宽，所以认为上述威廉希尔官方网站 参数取值是合理的。两级级联后中心频率不变，电压增益为单级的平方。 3.4 后级放大威廉希尔官方网站 由于超声波接收信号的变化幅度很大，从几个微伏到几个豪伏，为了充分利用芯片AD的电压范围，创新设计了以对数放大器和运放组成的后级放大威廉希尔官方网站 ，如图4所示。当输入信号弱时，它相当于一个线性放大器，增益较大。当输入信号较强时，它变成对数放大器，增益随输入信号的增加而减小。对数放大器保证了超声波接收威廉希尔官方网站 有很宽的动态范围。经过AD8310对数放大器，原先的高频信号转变为低频的原信号包络。 经过对数放大器的信号输入给同相输入组态的运算放大器，进行最后信号幅度调整。改变反馈电阻的阻值，可以改变该放大威廉希尔官方网站 的增益，具体要求是最终输出到AD引脚的信号的最大幅度值应该略小于芯片AD的范围。由于DSPIC芯片的AD范围为0-3.3V,在这里我们调整反馈电阻，使最终信号的最大幅度约为3V. |
|
|
|
|
|
4.威廉希尔官方网站
验证
威廉希尔官方网站 的实测输出波形如图5所示，在威廉希尔官方网站 接收到微弱的反射信号的时候，超声波探头产生几个微伏的电压，经本威廉希尔官方网站 放大接收后，输出电压幅度约为3V,略小于3.3V的AD范围，满足预先的设计要求。 |
|
|
|
|
|
5.结束语
本方案中创新设计了一种多探头双频超声波接收威廉希尔官方网站 ，经实验验证，能够成功控制三个双频超声波探头正常工作。该威廉希尔官方网站 成本低，简单高效，并具有良好的扩展性，为多探头多频率的超声波应用提供了一种新的可行方案。 |
|
|
|
|
只有小组成员才能发言，加入小组>>
4657个成员聚集在这个小组
加入小组17626.6标准中关于CDN的疑问？以及实际钳注入测试中是否需要对AE和EUT同时接CDN？
6942 浏览 1 评论
3734 浏览 2 评论
10394 浏览 1 评论
3903 浏览 4 评论
3605 浏览 0 评论
831浏览 0评论
/7 
关注我们的微信
下载发烧友APP
电子发烧友观察
版权所有 © 湖南华秋数字科技有限公司
电子发烧友 （威廉希尔官方网站 图） 湘公网安备 43011202000918 号 电信与信息服务业务经营许可证：合字B2-20210191
工商网监
湘ICP备2023018690号
2244
评论
淘帖
7063
