便携式超声容积测量仪外围电路设计

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便携式微小电容测试仪的设计

便携式微小电容测试仪的设计段文浩;马鑫;耿卫国【摘要】为了便于测量液体火箭发动机试验台贮箱中电容式液位计的电容值,设计了一种便携式电容测量仪.该系统是一款基于MSP430 F449微控制器的数字便携式测试仪表,通过利用单片机内嵌的12位高速A/D转换器,实现高精度数据采集,通过LCD12864实现电容值的显示.分别从电容检测原理、系统硬件电路设计和微控制器软件编程三个方面详细阐述了该智能测量仪器的设计原理和实现方法.该仪表具有三端测量功能,可测量带长线缆的电容式传感器的电容值.电容测量范围为10～9999 pF,精度可达1 pF.【期刊名称】《火箭推进》【年(卷),期】2019(045)002【总页数】4页(P85-88)【关键词】电容测试;便携式;MSP430微控制器;智能仪器【作者】段文浩;马鑫;耿卫国【作者单位】北京航天试验技术研究所,北京100074;北京航天试验技术研究所,北京100074;北京航天试验技术研究所,北京100074【正文语种】中文【中图分类】V4330 引言在测量液体火箭发动机试验台贮箱中液位计的电容值时需要用台式电容变换仪，该仪器体积大并且需要接220 V交流电源，使用该仪器到贮箱顶部进行测量极为不便。

另外，该仪器所测数据不能快速读出，需要一段时间待其结果稳定后才能读数，使得现场的测试工作费时费力。

现有美国制造的手持式电容测试表，但不具有三端测量功能，所测结果不准确[1]，不能满足现场测试需要。

为此需要设计一种具有快速、精确、便携和低成本特点的便携式电容测试仪，作为现场维修调试专用测试设备。

根据液位计电容值测量的需要，设计开发了手持式电容测试仪，该电容测试仪采用已有的三端法测量(第三端为屏蔽防护端)，可以消除由导线引入的分布电容，其电容检测电路充分考虑电容传感器的引线电容、电路设计的寄生电容以及环境变化等影响因素，并辅以MSP430单片机的数字化修正，克服了小电容测量中寄生电容及环境对电容传感器的干扰，实现了pF级微小电容的测量。

stm32 电容测量仪毕业设计

【文章标题：深度探讨STM32电容测量仪的设计与应用】一、引言在现代电子技术领域，STM32单片机是一种非常常见且功能强大的微控制器，并且电容测量仪是电子工程领域中重要的测量仪器之一。

在毕业设计中选择使用STM32单片机设计电容测量仪是具有广泛实用价值和丰富技术含量的设计课题。

本文将深入探讨STM32电容测量仪的设计与应用。

二、STM32单片机的特点1. 引脚数量众多，丰富的外设资源STM32单片机具有丰富的引脚数量和多样的外设资源，且支持多种通信协议，适合用于设计电容测量仪。

2. 高性能的处理器和丰富的存储资源STM32单片机内置高性能处理器和丰富的存储资源，能够满足电容测量仪对数据处理和存储的需求。

3. 成熟的开发生态和丰富的资料支持STM32的开发生态非常成熟，配套有丰富的开发工具和资料支持，为设计电容测量仪提供了便利条件。

三、电容测量仪的原理与设计1. 电容测量原理电容测量仪是通过施加不同的电压或电流信号，来测量被测电容的大小。

利用STM32单片机的ADC模块，采集测量信号，并通过一定的算法计算出被测电容的数值。

2. 设计要点（1）选择合适的电压或电流信号源（2）设计合适的采样电路和ADC接口电路（3）编写数据处理算法和存储功能四、毕业设计中的应用与实现1. 电容测量仪的硬件设计（1）选择STM32单片机作为主控芯片，并搭建外围电路（2）设计精确的参考电压源和采样电路2. 电容测量仪的软件设计（1）编写ADC采样程序（2）编写数据处理算法和显示功能（3）实现对数据的存储和导出功能五、个人观点与总结STM32单片机作为主控芯片的电容测量仪，具有设计灵活、性能稳定、成本低廉等优点，适合在毕业设计中进行研究与实践。

设计与应用STM32电容测量仪，不仅可以提升学生对单片机和电子测量仪器的理解与掌握，同时也具有实际的工程应用意义。

六、结语通过本文的深入探讨，相信读者对STM32电容测量仪的设计与应用有了更深入的了解。

便携式超声波流量计V法辅助测量工具设计

便携式超声波流量计V法辅助测量工具设计摘要：本文提供一种便携式超声波流量计辅助测量工具，它应用在圆形管道V法测量中。

通过这种装置，可以快速准确找到应用超声波流量计的测量位置。

关键词：便携式超声波流量计V法测量工具引言：便携式超声波流量计V法实际测量中，传感器位置相对位置的寻找比较难，传感器的距离测量会有很大的误差，迫切需求一种能使传感器快速定位的辅助测量工具。

1 V法测量简介超声波流量计通过测量超声波脉冲顺流和逆流传报时速度之差来反映流体的流速的，故又统称为传播速度差法。

按照传感器的配置方法不同，传播速度差法应用较广泛的一种是V 法，其特征在于声波在传感器之间通过至少一个反射器呈V字形地被导引，保证声波从一个传感器1发出后通过反射器的反射到达传感器2，示意如图1，此处的反射器为管道的内壁。

图12辅助测量工具的意义便携式超声波流量计的传感器需要紧密贴合在管道上，根据不同的介质、管道的直径、管道的材质等有不同的测量方式，最常用的有V法就是其一。

在这种测量方式中，两个传感器之间的距离和相对位置是非常重要的，决定了超声波流量计是否接受到足够强的、可以使机器正常工作的超声波信号，以确保得出的流量值正常。

在目前的实际测量中，根据超声波流量计给出的数值来进行传感器位置的距离测量和相对位置的寻找，浪费测量人员的精力，同时也会有很大的误差。

例如在V法测量圆形管道时,快速保证1传感器1和2传感器2与圆形管道之间的耦合点A和B的连线平行于3中心轴线，且之间的距离等于超声波流量计给出的距离就非常费时费力，迫切需要一种能快速辅助便携式超声波流量计的测量装置，如图2。

图23辅助测量工具的要求本装置由固定直标尺OD、OF;活动直尺EN、CH 、GP;及平面ODK组成，其中固定直标尺OF、活动直标尺CH与固定直标尺OD相垂直，活动直尺EN、GP垂直于平面DOF且位于平面DOF的同一侧，活动直尺EN、GP位于平面DOK的同一侧，使之组成一个能在管道上利用的长方体；固定直标尺OF与固定直标尺OD固定连接，最大可能的减少活动部件；固定直标尺OD是一个顶面半开口内部中空的长方体X，其内部有与长方体X中空形状匹配的小长方体Y，小长方体Y的顶面固定连接活动直标尺CH，且通过长方体X的半开口有一段外螺纹和与此外螺纹相匹配的螺帽，以便于使活动直标尺CH顺着OD方向滑动而保持与之垂直，且滑动到所要求的位置时能旋转螺帽使之锁紧在固定直标尺OD上；外螺纹长度小于便携式超声波流量计可测量管道直径范围的最小值，以不能影响便携式流量计的使用范围；活动直标尺CH除去外螺纹的部分与固定直标尺OD类似，也是一个顶面半开口内部中空的长方体，其内有与此长方体中空形状相匹配的小长方体，小长方体的顶面固定连接活动直尺GP，且通过此长方体的半开口有一段外螺纹和与此外螺纹相匹配的螺帽，这样的结构以便于使活动直尺GP顺着OH方向滑动而保持与之垂直，且滑动到所要求的位置时能旋转螺帽使之锁紧在固定直标尺OH上;固定直标尺OD与活动直尺EN的结构和连接方式与上述结构和连接方式一致；固定直标尺OD的标尺起点位于固定直标尺OD与平面Z的交接处；固定直标尺OF的标尺起点位于固定直标尺OD与平面ODK的交接处；活动直标尺CH与活动直尺GP在G处的相互连接与上述结构和连接方式一致；平面ODK与固定直标尺OD的顶面平齐, 固定直标尺OF和活动直标尺CH的靠N侧为一个平面Z；这样能保证在本装置使用时平面ODK和固定直标尺OF和活动直标尺CH的靠N侧行程的平面Z与将要被测量的圆形管道相切，使数据准确；图34 本测量工具的实现方案找到需要测量流量的管道，此时管道的外径、管壁的厚度、管道的材料、衬材参数（如果有的话，可包括衬材声速和衬里厚度）、流体类型、传感器类型都已经知道，传感器的安装方式选择V法，将这些参数输入进便携式超声波流量计中，既可以得出两个传感器之间的距离为d。

超声波测距电子电路设计详解

超声波测距电子电路设计详解在自主行走机器人系统中，机器人要实现在未知和不确定环境下行走，必须实时采集环境信息，以实现避障和导航，这必须依靠能实现感知环境信息的传感器系统来实现。

视觉、红外、激光、超声波等传感器都在行走机器人中得到广泛应用。

由于超声波测距方法设备简单、价格便宜、体积小、设计简单、易于做到实时控制，并且在测量距离、测量精度等方面能达到工业实用的要求，因此得到了广泛的应用。

本文所介绍的机器人采用三方超声波测距系统，该系统可为机器人识别其运动的前方、左方和右方环境而提供关于运动距离的信息。

超声波测距原理超声波发生器内部由两个压电片和一个共振板组成。

当它的两极外加脉冲信号，且其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片将会发生共振，并带动共振板振动，便产生超声波。

反之，如果两极间未加外电压，当共振板接收到超声波时，就成为超声波接收器。

超声波测距一般有两种方法：①取输出脉冲的平均电压值，该电压与距离成正比，测量电压即可测量距离；②测量输出脉冲的宽度，即发射超声波与接收超声波的时间间隔t，根据被测距离s=vt？2来得到测量距离，由于超声波速度v与温度有关，所以如果温度变化比较大，应通过温度补偿的方法加以校正。

本测量系统采用第二种方法，由于测量精度要求不是特别高，所以可以认为温度基本不变。

本系统以PIC16F877单片机为核心，通过软件编程实现其对外围电路的实时控制，并提供给外围电路所需的信号，包括频率振动信号、数据处理信号等，从而简化了外围电路，且移植性好。

系统硬件电路方框图见图1。

图1 系统硬件电路方框图由于本系统只需要清楚机器人前方、左方、右方是否有障碍物，并不需要知道障碍物与机器人的具体距离，因此不需要显示电路，只需要设定一距离阀值，使障碍物与机器人的距离达到某一值时，单片机控制机器人电机停转，这可通过软件编程实现。

超声波发射电路超声波发射电路以PIC16F877为核心，当单片机上电时，单片机从RA0口产生40kHz的超声波信号，但是此时该信号无法通过与非门进入放大电路使超声波发射头发射超声波，只有闭合开关S1时，从RA1口发射出一门控信号，该信号的频率为4kHz，同时启动单片机内部的定时器TMR1，开始计数。

便携式医疗超声前端电源组成和高压电路设计

科学技术创新2020.27医疗超声成像具有无辐射、成像方便快捷、应用领域广等优点，已成为临床诊断上不可或缺的医疗设备。

便携式医疗超声与传统台车式医疗超声相比：它的成本低、功耗低，特别适用于重症、急症的现场诊断，灾区的现场救治以及战地医疗等多种场合。

因此便携式医疗超声将具有广阔的市场前景和巨大的应用价值。

在此背景下，本文针对便携式医疗超声前端结构，设计了电源系统，同时对基于Flyback拓扑的高压电路做了原理图分析、计算以及仿真等工作，验证了方案得可行性。

本文设计的电源系统在保证系统电路性能的基础上缩小了便携式医疗超声的体积，提高了便携性。

1前端电源结构组成前端电源主要负责前端系统供电，即高集成度AFE芯片、高压发射芯片以及前端波束合成用FPGA等，其电源组成见图1，电源系统启动时序简述如下：由电池稳压器提供DC16V电源，依据前端系统要求，需要优先启动3.3V为clock、Flash等供电；其次，前端FPGA上电依次+D1P0V、+D1P8V、+D1P2V、+D2P5V顺序进行启动；启动3V、18.V、±3.3V、2.5V等为AFE、TX等芯片供电；最后启动0～±100V选择匹配运行模式的电压值进行高压发射。

图1前端系统电源组成图2高压电路原理及设计高压电路要求：输入14-20Vdc，输出0-±90VDC可调，单端电流0.135A，Pout为2*12.5W。

经过DCDC变换器的拓扑对比，选定变换器作为高压电路的拓扑进行设计。

2.1Flyback变换器原理Flyback变换器，也称单端反激式DCDC变换器，因其输出端在原边绕组断开电源时获得能量而得名。

Flyback变换器在主开关管导通期间，电路只存储而不传递能量；在主开关关断时，才向负载传递能量。

优点：电路简单、能提供多路直流输出；转换效率高；匝数比值较小；输入电压波动大时，输出电压仍然稳定。

图2Flyback变换器拓扑变压器参数计算：Flyback变换器工作在连续传导模式下变压器二次绕组与一次绕组的匝数比，最大占空比D max取0.45；原边反射电压；原边的电感值，K RF为纹波系数，DCM 大于等于1，CCM为0.3-0.8，f s为开关频率；I DEC一次绕组每个循环开始的电流值，；，V F为二极管的正向压降，取0.8V，K L1为变压器输出的的负载比重且，结果为1/2。

《超声波测距仪电路设计》

《超声波测距仪电路设计》超声波测距仪电路设计超声波测距仪是一种常见的测距装置，它利用超声波的传播特性来测量目标物体与测距仪之间的距离。

其基本原理是利用超声波的发射和接收来计算目标物体与设备之间的距离。

超声波测距仪的电路设计包括发射电路和接收电路两部分。

1.发射电路设计超声波测距仪的发射电路主要包括发射器、脉冲发生电路和驱动电路。

发射器是将电能转换为声能的装置，一般采用压电陶瓷材料。

脉冲发生电路是用来产生发送的超声波脉冲信号的电路，常用的是555定时器芯片，通过设置合适的频率和占空比，可以实现超声波脉冲的产生。

驱动电路主要是将脉冲信号放大，并提供足够的电流和电压来驱动发射器。

2.接收电路设计超声波测距仪的接收电路主要包括接收器、放大电路和信号处理电路。

接收器是将接收到的声波信号转换为电信号的装置，常用的是压电陶瓷材料。

放大电路主要是将接收到的微弱信号放大到合适的电平，以便后续的信号处理。

信号处理电路包括滤波器和放大器，滤波器用于滤除杂散信号，放大器用于放大清晰的接收信号。

3.其他设计考虑除了发射电路和接收电路，还需要考虑一些其他设计因素。

第一，为了减小测量误差，需要加入合适的校准电路来对测量系统进行校准。

第二，为了方便使用，可以加入显示电路，将测量结果以数字或者模拟形式显示出来。

第三，为了提高抗干扰能力，可以加入滤波器和抗干扰电路来滤除干扰信号。

总之，超声波测距仪电路设计需要考虑发射电路、接收电路以及其他设计因素，合理配置各个部分的电路参数，并利用合适的元器件和电路拓扑结构，以提高测距仪的精度和稳定性。

在实际设计中，还需要考虑功耗、成本和尺寸等因素，以满足具体应用的要求。

便携式可充电高精度超声波测距仪的设计

第22卷第2期2019年3月西安文理学院学报（自然科学版）Journal of Xi'an University （Natural Science Edition ）Vol．22No．2Mar．2019文章编号：1008-5564（2019）02-0036-04收稿日期：2018-07-10基金项目：2016年安徽省自然科学研究重点项目（KJ2016A760）作者简介：高伟（1981—），男，安徽巢县人，芜湖职业技术学院电气工程学院副教授，硕士，主要从事开关电源的研究．便携式可充电高精度超声波测距仪的设计高伟（芜湖职业技术学院电气工程学院，安徽芜湖241003）摘要：本设计采用STC89C52单片机作为核心控制器件，HC －SＲ04超声波模块作为测量器件，18B20为测温模块，进行温度补偿，并将测量结果用LCD12864进行显示．本设计采用7．4V 锂电池对整个电路进行供电，并可以使用USB 对锂电池充电．本设计最大测量距离为6．5m ，误差仅为0．5cm．关键词：STC89C52；LCD12864；18B20；超声波；测距中图分类号：TM931文献标志码：ADesign of Portable Charging High Precision Ultrasound Ｒange FinderGAO Wei（Department of Electrical Engineering ，Wuhu Institute of Technology ，Wuhu 241003，China ）Abstract ：In this design ，the single chip computer of STC89C52is used as the core control de-vice ，and the ultrasonic module of HC －SＲ04is used as the measuring device．The tempera-ture measuring module is used for temperature compensation ，and the measurement results aredisplayed by LCD12864．This design uses 7．4V lithium batteries to power the whole circuit ，and can use USB to charge lithium batteries．The maximum measuring distance of this design is 6．5meters ，and the error is only 0．5centimeter．Key words ：STC89C52；LCD12864；18B20；ultrasonic ；ranging距离，作为智能控制系统中一个非常重要的物理量，经常需要测量．而超声波测距因其非接触式、抗干扰能力强、能量损耗低、原理简单、容易实现、成本低廉等特点被广泛应用于各行各业，如建筑、汽车、自动控制等．因此设计一个高精度的超声波测距仪具有非常广泛的应用前景和重要的实用价值［1－5］．图1超声波测距原理图1超声波测距原理超声波测距原理［6］如图1所示，超声波发射电路在发出超声波时开始计时，超声波经空气传播，在遇到被测物体后发生反射，接收电路在接收到超声波后立即停止计时，从而可以计算出超声波在空气中的传播时间t ，而超声波在空气中的传播速度是340m /s ，这样就可以计算出发射点到被测物体的距离，即L =340t2=170t ．第2期高伟．便携式可充电高精度超声波测距仪的设计2系统硬件设计图2电路总体框图2．1电路总体框图如图2所示，本设计采用USB 升压充电模块给锂电池充电，充电完毕后，由降压模块给核心控制模块及其他电路供电，核心控制模块控制超声波模块工作，接收到超声波模块数据后，和温度补偿模块的数据进行补偿修正，最终将处理好的数据结果由显示模块显示．2．2电路硬件电路设计2．2．1USB 升压电路设计因本设计采用2节锂电池供电，为给锂电池充电，需要将USB 送入的5V 电压提高至8．81V ，这一过程由LM2577S 可调升压电路实现，如图3所示．图3可调升压电路图2．2．2锂电池降压电路设计如图4所示，USB 通过D 1对锂电池进行充电，充电电压为U =8．81－0．77=8．04V ，LED 和Ｒ3电阻构成充电显示回路，用来显示当前充电状态．当充电完毕后，锂电池经D 0、7805稳压输出，这样就可以得到稳定的5V 电压，从而给后续电路进行供电．图4降压电路图2．2．3测温电路和超声波电路设计由于环境温度是影响超声波传播速度的重要因素，为减少误差，本设计采用了温度补偿的方式对超声波传播速度进行修正［7］．速度v 和温度T 的关系为：73西安文理学院学报（自然科学版）第22卷v =331．4ˑ1+T槡273（1）式中：T 为环境摄氏温度，当T =0ħ时，v =331．4m /s ；当T ＜100ħ时，可以得到速度和温度的线性关系式：v =331．4+0．607T（2）如图5所示，本设计采用18B20温度传感器检测环境温度，并将检测到的模拟信号转换成数字信号，然后再将转换好的数字信号输送至单片机．超声波模块采用的是HC －SＲ04，主要是因为其性能稳定，精度高，盲区小．2．2．4显示电路电路设计本设计显示模块采用LCD12864液晶显示，主要是因为其配置LED 背光、低电压低功耗，人机界面友好、操作简单．LCD12864显示电路如图6所示，按键用于启动距离测量．3系统软件设计本设计采用单片机STC89C52，主要是因为其价格便宜，编程简单，可以与温度传感器直接相连，性价比高．程序流程图如图7所示．4实际测量结果在不同的环境温度和不同的距离上测量数据，实际测量值如表1所示．实验数据表明，采用了温度补偿后，即使环境温度不同，测量值也基本保持一致，误差较小，说明本设计能够很好地避免环境温度对测距产生的影响．83第2期高伟．便携式可充电高精度超声波测距仪的设计表1不同距离和不同环境温度的测量数据实际距离/cm测量值/cm15ħ20ħ25ħ30ħ55555109．91010101514．914．91515．15049．949．9505010099．899．9100100．1150149．9149．9150150．1200199．8199．9200200．2300299．8299．8300300．2400399．7399．9400400．3500499．7499．8500500．2600599．6599．8599．9600．3650649．5649．7649．9650．45结语本设计采用STC89C52单片机作为核心控制器件，HC－SＲ04超声波模块作为测量器件，18B20为测温模块，进行温度补偿，并将测量结果用LCD12864进行显示．整个电路采用7．4V锂电池进行供电，并可以使用USB对锂电池充电．本设计最大测量距离为6．5m，误差仅为0．5cm．本设计具有电路结构简单、反应速度快、测量精度高、易携带、操作方便和成本低廉等优点，可以满足各行各业对距离测量的需求，具有很高的推广和实用价值．［参考文献］［1］康梓义，张伟．随钻声波测井仪井下信号采集处理电路设计［J］．电子质量，2014（9）：59－64，69．［2］胡晓，巴力登．基于AT89C52的超声波测距系统设计［J］．工业控制计算机，2014，27（3）：125－126．［3］兰羽．具有温度补偿功能的超声波测距系统设计［J］．电子测量技术，2013，36（2）：85－87．［4］吴帆．基于单片机的超声波测距系统设计［J］．信息与电脑（理论版），2015（10）：118－120．［5］曹月真．基于51单片机的超声波测距系统的设计［J］．电子世界，2011（10）：55－56．［6］姚远，毛海莉，徐国平，等．基于单片机的超声波测距系统设计［J］．高等函授学报（自然科学版），2012，25（4）：69－71．［7］王晓雷，赵向阳，曹玲芝，等．基于AVＲ单片机的超声波测距系统构建［J］．计算机测量与控制，2015，23（12）：3946－3949．［责任编辑马云彤］93。

试析超声容积测量仪外围电路设计

试析超声容积测量仪外围电路设计在临床上，多个器官的容积量能直接反映相关脏器的病理情况。

比如腹腔腹水量、母体羊水量、膀胱尿量的多少均能反映人体不同的健康情况。

对于腹水患者来说，腹腔内腹水的多少与心血管病、肝脏病、腹膜病、肾脏病有着密切的关系；对于妊娠期的妇女来说，羊水的多少和清浊直接关系到孕期妇女的身体健康和体内胎儿的生长情况；对于泌尿系统来说，膀胱内残余尿量和充盈尿量的多少是诊断泌尿系统疾病的重要依据。

在众多的影像学检查中，超声检查因其无创性、检查方便、价格低廉、报告快捷、测量准确等优点被广泛应用于对人体内部脏器形态和容积的检测。

“便携式、低成本、数字化、网络化”是本项目需要重点考虑的问题，因此，设计的设备体积要求尽可能小，重量尽可能轻，移动性尽可能好，设备成本尽可能低，功能尽可能完善，能够独立、自动的完成对患者的相关脏器检测并对检测数据进行存储、管理、查询、统计、传输等。

本着便携性、低成本、操作简单、系统稳定的原则，综合考虑设备的散热，电磁兼容性，抗干扰性。

良好的人机交互体验是作为移动性能优越的便携式设备所必需的[1]。

为保证设备的便携性，本设计具体的外围电路主要包括键盘系统设计、打印机接口设计、LCD显示接口设计、USB接口设计、Memory接口设计、电池系统设计、网络接口电路设计。

1、键盘系统设计由于系统设计要考虑成本的控制和操作的稳定性，设备没有采用触摸屏的设计方案。

所以在设计中我们还是选择了物理按键的使用。

在键盘系统设计中，根据系统操作的需要，尽可能的简化操作过程，以达到非专业人士也能操作系统，我们只设计了8个按键，包括POWER（电源键），SCAN（扫描键），PRINT（打印键），MENU/OK（菜单/确定键），UP（向上键），DOWN（向下键），LEFT （向左键），RIGHT（向右键）。

除POWER键外，其他7个按键直接连接在CPU 的GPIO端口，通过控制系统扫描端口电平的高低来检测按键的状态，电路非常简单。

便携式超声诊断仪信号处理电路设计

（下转第232页）便携式超声诊断仪信号处理电路设计蔺超文，赵达，张宁（徐州工程学院机电学院，江苏徐州221018）摘要：为提高超声诊断仪的便携性，文章从集成化和低功耗的角度对超声信号处理电路进行了设计，采用了集成度较高的MOSFET 阵列与回波信号接收芯片，使系统电路更简洁、电路板面积更小。

关键词：超声波；低功耗；便携式化作者简介：蔺超文（1976-），男，江苏徐州人，硕士，讲师，主要研究方向：复杂系统控制技术。

超声诊断仪通过超声波与人体内组织间的相互作用而产生多普勒效应来检测人体组织结构与相关健康信息。

由于超声波对人体无电离辐射伤害，无禁忌症状，而且超声诊断时间短，相比CT 和核磁共振成像检查，超声诊断设备较为廉价，能显示断层组织不同深度的图像，除此之外，同时具有测量参数多、环境适应性强，因此在临床病理检测中得到了广泛应用。

但是，传统的基于PC 的超声诊断仪体积庞大、功耗较多、移动困难，不适用于室外、战场或医疗环境较差的山区。

为解决以上问题，本文以便携式为设计宗旨，采用微型化、功能集成化的设计思路对超声诊断仪信号处理电路进行了设计。

1便携式超声诊断仪硬件系统原理超声诊断仪的硬件电路原理图如图1所示，主要由信号处理电路、FPGA 电路和信号显示电路组成，其中信号处理电路又包括超声信号的产生与接收电路两部分。

信号产生电路产生的高压脉冲信号激励超声换能器工作，向外发射超声波；回波信号再次进入换能器，由换能器转化成电信号进入信号放大与滤波电路，再进行A/D 转换成数字信号输出到显示电路。

图1超声诊断仪硬件原理图2超声产生电路设计超声信号的产生利用了压电晶体的正压电效应。

超声产生电路要能够根据换能器的参数与系统的要求产生高频高压脉冲信号，且输出频率为换能器中心频率或中心频率的整数倍，同时激励信号波形可以调节。

按照超声换能器的发射面与接受面处于垂直位置上时，其信号接收效果最好的原理，超声探头一般有电子线阵与电子凸阵两种扫描形式。

便携式电容器测试仪的设计

便携式电容器测试仪的设计摘要：利用变频逆变电源配合钳形电流表构成简洁、实用电容测试仪，并介绍其技术指标和使用特点。

0 引言现代电力系统中，广泛采用电容器作为补偿负序、滤波、抽压等装置。

为了增加耐压和容量，电容器往往采取串并联的方法，一旦电容串(并)联连接，对外就呈现出总的容量值，普通的电容测量仪器就无法在线测量出其中某个电容的数值。

要想测得某个电容的容量，就要把该电容从并联系统中拆除下来，实际操作非常复杂，并在恢复时，极易出现保险断裂和接触不良的现象，造成电容器系统投入后，差压保护动作跳闸。

基于此，介绍一种实用电容器测试仪。

1 电容测试仪原理为了实现不拆线、模拟在线运行状态的测量，可以在母线上( 如图1 ，AI 、AI I ) 对并联电容施加交流电压，然后利用电流钳形表分别测量每个被测电容的电流，通过公式X = U /I 计算出电容的容抗;还可以根据公式R x= X c /t a n ( 9 0 °-q) 计算出电容的损耗( R 是电容器的电阻，q是施加电压和电容电流之间的相位角) ，从而判别电容器缺油、碳化以及受潮等情况。

1.1施加电压根据计算，对于牵引供电系统现在使用的4.51F的电容，要想取得1A的电流，施加的工频电压在700 V以上，为了保证操作者的人身安全和测试仪器的安全，必须设法降低施加电压。

设计中采用了变频的方式，如采用100Hz电压时，对于同一电容器，施加电压可降低2倍;采用200Hz电压时，可降低4倍。

为了保证电容器测试后，不储存电荷，施加电压也不宜过高，选用12V。

对1“F电容，在5OHz时的容抗为3. 18k12，采用12V电压时，钳形表所测得的电流约为4mA。

这样用钳形表测量4mA电流时，输出精度就是电容测量的精度。

普通电流表要保证测量毫安级电流的准确度是很容易做到的，但对于钳形电流表来说，却是非常困难的，要受到钳口的大小、闭合缝隙以及导线在钳口中的位置等诸多因素的影响。

便携式超声设备的设计原理及系统划分详解

便携式超声设备的设计原理及系统划分详解90年代初期，便携式电话风靡一时。

随着膝上型计算机的体积缩小，它们也被称为“背包电话”。

目前，电子行业已经取得长足的发展，现今的手机可以发送电子邮件和短信，可以拍照、查询股票价格、安排会议，当然，也可以同世界上任何地方的任何人通话。

同样在医疗领域中，以前所谓的便携式超声系统装载在手推车上，并且可以拖拽，但是实际上它们是难于拖拽的。

幸而超声系统也在持续改进，并且被医生们称为“新型听诊器”。

本文将回顾经典的超声信号链路，讨论不同的系统划分策略以及它们的优缺点，并且展示这些系统划分策略在便携式超声应用中的意义。

超声信号链路图1. 典型的超声信号链路图1所示的是超声系统的简化原理图。

系统的传感器均位于相对较长的电缆末端，这些电缆约两米长。

这些电缆包含有至少8个至256个微型同轴电缆，是系统最昂贵的部件之一。

几乎在每个系统中，电缆由传感器单元直接驱动。

电缆的电容成为传感器元件的负载，引起了很大的信号损耗，这对接收端提出了灵敏度的要求，以便保持动态范围和实现最佳系统性能。

在发射端（Tx路径），波束成形器确定了延迟模式和脉冲序列，其是专为所需的焦点而设定的。

然后，驱动传感器的高压发射放大器将波束成形器的输出放大。

这些放大器可由数模转换器（DAC）或者高压FET开关阵列控制，将发射脉冲整形，以便较好的将能量传递到传感器单元。

而在接收端，发射/接收（T/R）开关（通常是二极管电桥）阻挡Tx高压脉冲。

在某些阵列中使用高压（HV）多路复用器/多路分离器减少发射和接收硬件的复杂度，但是这牺牲了灵活性。

时间增益控制（TGC）路径由一个低噪声放大器（LNA）、一个可变增益放大器（VGA）和一个模数转换器（ADC）构成。

在操作人员的控制下，TGC路径用于在扫描过程中保持图像的均匀性。

良好的噪声性能取决于LNA，它可以减少后面的VGA对噪声的贡献。

对于受益于输入阻抗匹配的应用，有源阻抗控制可以优化噪声性能。

(完整word版)便携式彩超技术参数.doc

便携式彩色多普勒超声诊断仪技术参数一、总体要求：1.设备用途说明：主要用于心脏、腹部、泌尿科、妇产科、儿科、新生儿、经颅、腔内、小器官及外周血管。

2．系统标准配置包括：1）彩色多普勒血流成像2）二维灰阶成像*3 ）频谱多普勒显示分析系统，PW 频谱多普勒，CW连续多普勒4）能量多普勒成像5）方向能量多普勒成像6）组织谐波成像*7 ）腹部大凸探头具备空间复合成像工作模式*8 ）配全方位360 度 M型成像（提供≥ 3 条取样线图片证明）*9 ）配实时宽景成像（提供扫描过程速度提示功能证明文件）3.测量和分析1）一般测量：包括距离、面积、周长、容积、时间、斜率、心率等2）产科测量软件：生长曲线显示，胎儿超声心动图计测量，妇产科报告3）心脏功能测量与分析, 心脏报告可编辑*4 ）IMT（血管内中膜）测量与分析报告，要求能同时自动测量前壁及后壁内中膜厚度（附图证明）5）血管血流测量与分析6)自定义注释：包括插入、删除、编辑、保存等4.输入/输出信号：输入：具备USB接口。

输出：复合视频、RGB彩色视频5．连通性：医学数字图像6.图像管理与记录装置：硬盘、 U 盘存储7.超声图像存档与病案管理功能：在主机中完成病人静态图像和动态图像的存储、管理及回放8.产品安全性能：1）电气安全 : 符合 CE要求2）声输出安全 : 系统具备声学输出功率、机械指数二、技术要求：1．系统通用功能*1 ）彩色监视器：≥15 吋高分辨率彩色LCD监视器，无闪烁，不间断逐行扫描*2 ）主机笔记本式设计，显示屏可前后倾斜角度150 度以上，主机厚度9cm以内*3 ）整机重量 6.5 公斤以下（含电池），便于出诊应用2.探头规格1）可选探头群工作频率范围（ 2.0-12.0MHz ）2）谐波成像：能应用于配置的腹部探头、线阵探头及心脏探头3）所配的每种探头的谐波频率均≥ 2 组4）腹部凸阵探头：128 阵元工作频率： 3.0-6.0MHz ，最大扫描深度指标≥370mm 5）线阵探头）： 128 阵元工作频率： 5.0- 12.0 MHz ，最大探测深度指标≥90mm6)相控阵探头 128 阵元工作频率： 2.0-4.0MHz最大探测深度指标≥240mm7)穿刺导向装置，配探头穿刺装置3.二维灰阶显像主要参数：1）成像速度：凸阵探头,最大视野，18CM深度时,帧速度≥ 77帧/秒2）最高扫描线密度≥512 超声线，图像最大放大倍数≥10 倍3）发射声束聚焦：焦点≥ 4 个4）接收方式：数字化处理通道数≥1024，多波束信号并行处理*5 ）二维图象可视可调动态范围≥160dB（提供图片证明）*6 ）系统最大扫描深度≥37cm(附临床图证明)7）声束形成器：数字式声束形成器、数字式全程动态聚焦8）回放重现：灰阶图像回放最大≥4000 幅9）预设条件：针对不同的检查脏器，预置最佳化图像的检查条件，减少操作时的调节，及常用所需的外部调节及组合调节10）增益调节：B/M 可独立调节*11 ） STC分段调节≥ 8 段12）空间分辨力：高频线阵探头, 深度≤ 60mm范围内的轴向分辩率产品标准≤2mm13)扇形扫描角度： 30° -90 °选择*14 ）腔内探头扫描角度≥170 度（提供图片证明）4．频谱多普勒技术要求：*1 ）方式：脉冲波多普勒：PW，连续波多普勒：CW2）多普勒频率：线阵：PWD，2 组频率，凸阵：PWD， 2 组频率3）最大测量速度：PWD:正或反向血流速度≥6m/s4）最低测量速度：≤0.5mm/s5）显示方式：具备B+COLOR显示功能6） Doppler 自动包络测量和计算*7 ）取样宽度及位置范围：宽度0.5 – 18mm;8）彩色滤波器具有自动和手动技术9）显示控制：反转显示（左/ 右；上 / 下）、 B- 刷新10)频谱多普勒PW一键自动优化11） PW冻结 / 实时包络功能，在冻结/ 实时诊断下，频谱实时包络并显示血流参数5、彩色多普勒技术要求1）显示方式：速度方差显示，二维图像/ 频谱多普勒 / 彩色血流成像三同步显示2）彩色显示帧频：腹部探头，深度18cm，彩色全视野时，帧频≥ 6 帧 /s3）显示位置调整：线阵扫描感兴趣的图像范围：-20 ° ~+20°4）彩色增强功能：彩色多普勒能量图（CDE）及方向性能量图三、配置要求：1.便携式彩色多普勒超声诊断仪主机1台2.腹部凸阵探头 1 个3．浅表探头1个4.相控阵探头 1 个5.主机含锂电池两块*6.台车一台、含探头扩展槽一个（三个探头接口，全部激活，可通用）7.拉杆箱一个四、售后服务：1.设备免费保修 1 年2.省内有专门的售后服务网点，每年最少2 次免费保养3.仪器故障时，接到报障通知后，8 小时内响应，24 小时维修到位4. 生产厂家在成都至少有10 名以上厂家工程师保障仪器正常使用，提供工作证或由厂家名义缴纳社保的证明五、其他要求：1．所投品牌便携式彩超在四川装机≥50 家，其中省内三甲医院装机超过10 家（提供医院名称及联系方式备查）*2 ．所投彩超产品是2009 年（包括 2009 年）以后生产的最新产品（提供产品注册证明）。

便携式超声波厚度测量仪系统的设计

陕西科技大学电气与信息工程学院（陕西西安７１００２１）
摘要：针对传统厚度测量仪器精度问题，本课题利用脉冲回波法，设计一种便携式超声波厚度测量仪器。系统包括单片机控制模块、发射模块、接收电路模块、液晶显示模块和按键模块，结合软件设计，实现了对物品厚度的精确测量测量数据表明，系统测量的相对误差在 ±１％以内关键词：测厚仪；脉冲回波法 ห้องสมุดไป่ตู้超声波；相对误差
谐振荡器，ＮＥ５５５定时器主要是与电阻、电容构成充放电电路，通过两个比较器来检测电容器上的电压值大
小，从而确定输出电平的高低】。其中，ＮＥＳＳ５芯片
电路图如图３所示。
图２系统硬件结构图
ｅｓｔＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ
便携式超声波厚度测量仪系统的设计
Ｓｙｓｔｅｍｄｅｓｉｇｎｏｆｐｏｒｔａｂｌｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｍｅａｓｕｒｉｎｇｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ宁铎杨杰邓力凯王旭王康乐
１．３超声波测厚原婵
本系统对工件进行厚度测量时，利用超声波的脉中回波法作为测量方法。
超声波和光波类似，具备反射性，因此，当超声波在工件中传播时，遇到不同物质间的接触面时，一部分超声波就会反射，剩下的一部分超声波穿过分界面继续

便携式B超电源的设计

便携式B超电源的设计
便携式B超系统内部使用的电源比较复杂，外部适配器和电池的电源必须经过DC/DC转换，以转换成系统需要的电压。

为了降低电源上的无用消耗，提高电池使用效率，系统主板、B超控制板、液晶显示器以及键盘的电源采用开关电源供电。

便携B超电源的整体设计
图1为便携B超电源的整体设计方框图。

便携B超电源输入电压有两种：一是电源适配器输入，电压为18V，二是电池输入，电压为14.4V。

要求实现两种电压之间的热切换，并在切换电压时不影响系统工作，即提供外电和电池供电无延时热切换功能。

需要输出±12V、5V、3.3V、±48V等几种电压，具体指标为12V/2.5A、-12V/0.5A、5V/4A、3.3V/3A、+48V/80mA、-48V/80mA。

具有单键开关机功能，即无电时，按电源键打开电源；在有电时，按电源键向控制面板发送关机信号，上位机还可以通过软件关机（即支持ATX关机指令）。

电源输出接口采用标准计算机ATX接口。

图1 便携B超电源整体设计方框图
电源切换电路的设计
便携B超电源切换电路如图2所示，在外接电源适配器时，电压输入交流18V，经VD100、VD101二极管后，再经R100、R107分压加到N100A （LM193）电压比较器的3脚（同相端）。

电池输入电压是14.4V，经
R101、R108分压后加到N100A（LM193）电压比较器2脚（反相端）。

由于3脚电压高于2脚，因此N100A（LM193）1脚输出高电平，使三极管V100。

自动化毕业论文--便携式数字超声波探伤仪信号处理电路的设计

毕业论文便携式数字超声波探伤仪信号处理电路的设计The Design of Signal Processing Circuit Based on Portable Digital Ultrasonic Flaw Detector论文作者姓名：作者学号：所在学院：计算机与信息工程学院所学专业：自动化导师姓名职称：论文完成时间：2011年5月20日毕业设计（论文、创作）开题报告（学生本人填写）河南大学2010届毕业论文（设计、创作）任务书（导师根据学生的开题报告填写）指导教师签名：2011年4 月5 日目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第一章绪论 (1)1.1课题来源 (1)1.2课题背景 (1)1.3 国内外的研究现状及分析 (2)1.3.1 国外发展现状 (2)1.3.2 国内现状 (3)1.3.3 本课题研究的意义 (4)1.4论文的主要内容和结构安排 (4)第二章系统概述 (5)2.1 超声探伤仪的基本结构 (5)2.1.1 传统模拟探伤仪 (5)2.1.2 数字超声探伤仪 (5)2.2 数字超声探伤仪的基本概念及参数 (6)2.2.1 模数转换 (6)2.2.2 自动增益控制（AGC） (7)2.2.3 低通滤波电路 (8)2.2.4 探伤原理 (9)2.2.5 波形显示 (11)2.2.6 缺陷的判定与评价 (13)2.2.6.1 缺陷的定位 (14)2.2.6.2 缺陷的定量 (14)2.2.6.3 缺陷的定性 (15)2.3本设计的结构框图 (17)第三章系统设计 (18)3.1 限幅电路 (18)3.1.1 限幅电路概述 (18)3.1.2 限幅电路的参数选择 (18)3.2自动增益控制电路（AGC） (19)3.2.1 AGC与超声探伤仪的关系 (19)3.2.2 AGC电路原理 (20)3.2.3 AGC电路的性能指标 (20)3.2.4 AGC电路的设计 (21)3.2.4.1 AGC电路对放大器性能的要求指标 (22)3.2.4.2 芯片定型 (22)3.3 滤波器及跟随器 (25)3.3.1 电路设计 (25)3.3.2 滤波器的参数选择 (26)3.4 模数转换器 (27)3.4.1 模数转换电路设计 (27)第四章PCB制作 (29)4.1 设计软件介绍 (29)4.2 高频电路设计的注意事项 (30)4.3 绘制PCB (31)结论 (33)1.工作总结 (33)2.下一步的工作 (33)参考文献 (34)附录1 系统原理图 (35)摘要随着超声检测理论逐渐成熟，以及现代集成电路的快速发展，超声检测技术以其快速、准确、无污染、低成本等特点，成为国内外应用广泛、发展迅速、使用频率最高的一种无损检测技术。