（定稿）大雁养殖项目立项申报材料5

超声回波信号如果低于数十微伏，要把数十微伏的信号放大到数十伏所要求的探伤仪器的。

增益就是，故在传统模拟式探伤仪器中，的增益是必要的。

而在放大器的输入端，各种电子噪声通常达左右。

如果超声回波信号低于数十微伏，此时的信噪比将会很低。

所以，小于的信号通常已没有任何实际意义。

程控放大电路也就没有必要考虑小于的信号进行任何增益放大。

而在数字化探伤仪器中，放大器的输出信号要送给模数转换器。

现代模数转换器需要的输入电压只要甚至更小。

因此，从数十微伏放大到，数字式超声波检测仪器的放大接收电路必须要有足够的增益约左右的增益也就足够了。

本课题设计是的增益可调范围，将回波电压信号放大到合适的模数转换器的转换范围。

动态范围动态范围线性范围也是个需要着重考虑的设计参数。

制约超声波检测仪器设计中动态范围的主要因素有程控放大后，到转换前的最大不失真信号电平噪声电平检波电路能不失真检波的最低信号幅度等。

在仪器系统增益高端受噪声电平影响，而在仪器系统增益低端，检波电路的分辨力影响动态范围。

理论上，所有放大电路都只有在它的线性放大范围内时，也就是满足输入在之间范围时，才会有个比较恒定的放大倍数。

如图所示因此，从设计理论上来讲，当然是希望动态线性范围越大越好。

这样，既减少了小信号的缺失真，又避免了些大信号的饱和失真。

但对动态范围的要求也应适可而止，过大的动态范围既增加了电路设计的难度，也没有太大的实际意义。

在荧光屏上，最大幅度是，最小通常是或。

大家知道，能用眼睛分辨的幅度差别不大于。

如果最小定在，则的绝对误差，在幅度时，相对误差是，即近在读出幅度时，相对是，即近，所以都尽量在或等较大幅度处读数。

在仪器中，读数的功能是由模数转换器来完成的。

当然希望模数转换器能够最好读取放大电路线性范围内输出的不失真的信息。

其读数原理与眼睛相似。

不同的是，模数转换器可有较高的分辨力。

系统模数转换器是位的，其分辨力大约为。

由此可见，如果把读数限制在或幅度处，根据数字式超声波检测仪器的国家标准要求，则的动态线性范围足够了。

仪器设计采用的压控放大器在带宽下的动态范围是。

带宽接收通道的带宽频率特性也是个非常重要的参数，它表示的是接收通道的幅度特性，即增益与频率的关系，是指接收通道输出信号与输入信号相比，增益在幅度和相位方面随超声波频率的变化规律。

具体定义的带宽为增益下或下降到的频率范围。

现在通用的超声波检测仪器大多使用的是宽带放大器，为的是使其在工作频率范围内有很好的幅度和相位特性，可以适应相应范围内不同频率探头的需要，输出高保真的波形。

系护装置。

对电噪声的处理方法。

主要采用的是软件迭加算法处理由转换器件配合多次采样后，进行迭加后平均处理的方法，将在后面的章节作详细介绍。

检波电路设计在许多插卡式或嵌入式的基于计算机的超声波检测仪器或者手提电脑式的超声波检测仪器中，通常采集未经检波或叫整流的超声信号，以便于以后的处理，如显示高频波形和脉冲的频谱等。

但这需要庞大的数据处理能力和超大容量的存储空间，而且占无损检测年会论文集李喜孟，无损检测，北京机械工业出版社，尚志远主编，检测声学原理及应用，西北大学出版社，严学华司乃潮，检测技术与自动控制工程基础，北京化学工业出版社，牛晓光郝红卫，李树军聚束超声波探头的研制，河北电力试验研究所，妒何希才，传感器及其应用电路，电子工业出版社，张占松开关电源的原理与设计，北京电子工业出版社，康华光，电子技术基础，北京高等教育出版社，刘书明刘斌，高性能模数与数模转换器件，西安西安电子科技大学出版社高光天，模数转换器应用技术，北京科学出版社，陈岭丽冯志华，检测技术和系统，北京清华大学出版社，杨文龙，单片机原理及应用，西安西安电子科技大学出版社，冯涛王程，可编程逻辑器件开发技术入门与提高，北京人民邮电出版社，曾繁泰陈美金，程序设计，北京清华大学出版社，黄正谨徐坚等，系统设计技术入门与应用，电子工业出版社，祁欣于国良，超声波探头的设计及应用，北京传感器技术，孙长柏，频差式超声波管道流量计工业仪表与自动化装置，全国锅炉压力容器无损检测人员资格考核委员会编写，超声波探伤，劳动部锅炉压力容器安全杂志社，有几十微伏到伏的回波信号，而且还有伏的发射脉冲高压信号，如果不能对此信号进行限幅，将损坏接收通道电路元件，并使接收通道在激励脉冲之后段时间不能正常接收缺陷回波信号，很可能造成工件近表面探伤的误判。

本超声波检测仪器的接收通道采用并联限幅的保护电路，其电路如图所示。

其中二极管和分别对正向和负向大脉冲高压信号进行限幅，保护了接收通道免受瞬时的脉冲高压冲击，提高了接收通道后续电路的抗阻塞特性和检测时的反应灵敏度。

程控放大电路设计在超声波检测接收电路中，程控高频放大电路是本检测仪器能够取得完整的，而且波形不失真的超声回波信息的关键所在。

主要涉及到的几个重要设计参数是增益动态范围带宽和放大噪声。

设计中选择了两片压控放大芯构成程控高频放大电路，其结构原理如图所示。

压控放大器芯片的控制电压由两片芯片给出。

其增益量由程序控制在范围内变化，能满足常用自动化探伤的要求。

增益控制电路适应不同测试对象对回波信号的强弱影响，可通过的软件实现动态自动控制增益值。

选择作为放大电路的主要器件，是因为该器件具有线性分贝噪声低频带宽增益精度高增益控制灵活等特点。

线性分贝，是指控制电压与放大器增益的分贝数呈线性关系，这对探伤仪软件的设计是很有利的，而且提供种系统自动校正垂直线性的手段。

放大电路中，增益精度主要取决于的衰减误差。

单片在范围内的衰减误差最大仅为士，增益精度高。

另外，它的最大功耗仅为。

增益增益是超声波检测仪器程控放大电路设计的主要参数之。

它表征放大微弱超声回波电压信号的能力，直接表现了检测仪器的综合灵敏度，所以是必须着重考虑的主要指标。

超声波检测仪器的放大器不同于般放大器。

超声回波电信号为微弱的电压信号，般为毫伏级，部分信号为几十微伏，经常见到的超声探伤仪器的增益数值是左右。

在模拟超声探伤仪器中，超声脉冲信号最终要送到示波管垂直偏转板去显示。

驱动示波管垂直偏转板到满屏用了写地址，将显示的频率算好后写到芯片里面实现调节，不用考虑用于搜台的相关位，计算合成频率数据，频率单位将算好的频率高位数据写入将算好的频率低位数据写入这是开立体声，关静音中国制式，采用晶振，软静音关，立体声消噪声开锁相环开，去加重时间关这位数码管的小数点关这位数码管的小数点点亮这位数码管的小数点关这位数码管的小数点写入初始化电台频率，手动设置频率，延时消抖频率如果大于频率设定为调用显示，手动设置频率，延时消抖频率如果小于频率设定为调用显示调用显示附录收音机布线图，芯片的引脚见下图所示图引脚图是种低功耗高性能位微控制器，具有在系统可编程存储器。

使用高密度非易失性存储器技术制造，与工业产品指令和引脚完全兼容。

片上允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。

在单芯片上，拥有灵巧的位和在线系统可编程，使得为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活超有效的解决方案。

本设计的微控制器部分以为核心，包括复位电路，晶振电路，电路原理图见下图和所示图系统主控电路整个系统的控制部分主要完成对收音模块数据的读取和处理并将数据的处理结果通过控制人机界面显示出来，同时监控键盘的输入以便完成系统功能设定等操作。

模块的接口主要接在口至口上，收音模块接收到的信号，然后通过单片进行数据读取和处理，并将相应的频率显示在模块上。

和用于控制频率的增加和减少，以此来调节收音机的频率，从而实现收到不同的电台。

整个微控制系统中采用了无源晶振的形式发生所需要的时钟信号。

具体电路如图所示。

时钟电路中的两个电容用作补偿，使得晶振更容易起振，频率更加稳定。

系统的复位采用了上电复的形式，上电过程中微控制器复位引脚保证以上的高电平就能可靠的将微控制器复位。

图系统时钟和复位电路音频输出电路功放模块是意法半导体开发的双通道单片功率放大集成电路，通常在袖珍式盒式放音机收录机和多媒体有源音箱中作音频放大器。

具有电路简单音质好电压范围宽等特点，可工作于立体声以及桥式放大的电路形式下。

主要特点电源电压范围宽电源电压低至时仍能工作。

静态电流小，交越失真也小。

适用于单声道桥式或立体声线路两种工作状态。

采用双列直插脚塑料封装和贴片式封装。

框图与引脚配置分别见图和表所示图引脚框图表引脚配置引出端序号符号功能引出端序号符号功能输出端反向输入端电源正向输入端输出端正向输入端地反向输入端本设计工作于立体声的电路形式下，功放模块并不是直接与单片机控制模块连接，它只是实现功率的放大和音频的输出，音频信号从集成电路的脚输入，经过内部功放电路放大后，由扬声器发生时，就能发出所接收到的信号了。

设计如图所示图电路连接图本设计介绍的功放电路简单，自制方便。

集成功放电路常用在随身听便携式的等音频放音用功率不是很大但以可以满足听觉要求了，且有电路简单音质好电压范围宽等特点，用块功放集成电路接成方式，单声道使用，立体声时要两片外围元件只有只电阻和两只电容。

收音电路模块的控核心芯片采用飞利浦公司的数字立体声芯片，该芯片把所有的功能都集成到个不足平方米的用封装的小的信号幅度要数十伏。

超声回波信号如果低于数十微伏，要把数十微伏的信号放大到数十伏所要求的探伤仪器的。

增益就是，故在传统模拟式探伤仪器中，的增益是必要的。

而在放大器的输入端，各种电子噪声通常达左右。

如果超声回波信号低于数十微伏，此时的信噪比将会很低。

所以，小于的信号通常已没有任何实际意义。

程控放大电路也就没有必要考虑小于的信号进行任何增益放大。

而在数字化探伤仪器中，放大器的输出信号要送给模数转换器。

现代模数转换器需要的输入电压只要甚至更小。

因此，从数十微伏放大到，数字式超声波检测仪器的放大接收电路必须要有足够的增益约左右的增益也就足够了。

本课题设计是的增益可调范围，将回波电压信号放大到合适的模数转换器的转换范围。

动态范围动态范围线性范围也是个需要着重考虑的设计参数。

制约超声波检测仪器设计中动态范围的主要因素有程控放大后，到转换前的最大不失真信号电平噪声电平检波电路能不失真检波的最低信号幅度等。

在仪器系统增益高端受噪声电平影响，而在仪器系统增益低端，检波电路的分辨力影响动态范围。

理论上，所有放大电路都只有在它的线性放大范围内时，也就是满足输入在之间范围时，才会有个比较恒定的放大倍数。

如图所示因此，从设计理论上来讲，当然是希望动态线性范围越大越好。

这样，既减少了小信号的缺失真，又避免了些大信号的饱和失真。

但对动态范围的要求也应适可而止，过大的动态范围既增加了电路设计的难度，也没有太大的实际意义。

在荧光屏上，最大幅度是，最小通常是或。

大家知道，能用眼睛分辨的幅度差别不大于。

如果最小定在，则的绝对误差，在幅度时，相对误差是，即近在读出幅度时，相对是，即近，所以都尽量在或等较大幅度处读数。

在仪器中，读数的功能是由模数转换器来完成的。

当然希望模数转换器能够最好读取放大电路线性范围内输出的不失真的信息。

其读数原理与眼睛相似。

不同的是，模数转换器可有较高的分辨力。

系统模数转换器是位的，其分辨力大约为。

由此可见，如果把读数限制在或幅度处，根据数字式超声波检测仪器的国家标准要求，则的动态线性范围足够了。

仪器设计采用的压控放大器在带宽下的动态范围是。

带宽接收通道的带宽频率特性也是个非常重要的参数，它表示的是接收通道的幅度特性，即增益与频率的关系，是指接收通道输出信号与输入信号相比，增益在幅度和相位方面随超声波频率的变化规律。

具体定义的带宽为增益下或下降到的频率范围。

现在通用的超声波检测仪器大多使用的是宽带放大器，为的是使其在工作频率范围内有很好的幅度和相位特性，可以适应相应范围内不同频率探头的需要，输出高保真的波形。

系护装置。

对电噪声的处理方法。

主要采用的是软件迭加算法处理由转换器件配合多次采样后，进行迭加后平均处理的方法，将在后面的章节作详细介绍。

检波电路设计在许多插卡式或嵌入式的基于计算机的超声波检测仪器或者手提电脑式的超声波检测仪器中，通常采集未经检波或叫整流的超声信号，以便于以后的处理，如显示高频波形和脉冲的频谱等。

但这需要庞大的数据处理能力和超大容量的存储空间，而且占