基于超聲波流量計中超聲波探頭的特性,超聲波探頭在高壓窄脈沖信號的激勵下能獲得較高的能量,更好的完成信號的發射與傳播。所以在本設計中,發射電路由單片機單個I/O引腳觸發激勵脈沖信號,單片機激勵的信號脈寬大致為400ns,幅值為5V,由于激勵電路中采用的是FQPF4N90CN溝道增強型功率場效應管,單片機I/O口的信號不足以驅動其通斷,所以設計中選用了MAX4420作為驅動芯片,MAX4420是一款經常用于將TT/CMOS輸入信號轉換為高壓或者大電流輸出的單功率金屬氧化物半導體場效應管驅動器,信號經MAX4420放大后,促使FQPF4N90C導通,由于高壓已經對電容C3充電完成,所以電容將會通過電路瞬間放電產生高壓窄脈沖信號,此信號作用在超聲波探頭上,使探頭的壓電晶片轉換為聲能,實現由電能到機械能的轉換,產生超聲波信號。電路圖如圖3.5所示。
超聲波流量計電路具體的工作原理為：在沒有激勵發射脈沖時,高壓電源HVCC通過電阻R3和R4對能承受高壓的電容C3充電,使其兩端的電壓差達到高壓電源的輸出值。當發射的激勵脈沖到達后,場效應管FQPF4N90C在瞬間被導通,C3通過FQPF4N90C向后續的電路進行快速放電,由于電容的特性,其兩端的電壓不能突變,所以使得輸出端的電位差瞬間約為高壓電源的負向值,而這個負向的脈沖將瞬間作用在超聲波探頭上,使其快速發生壓電變換,激勵出高能的超聲脈沖。 |
