超声波电路设计指导
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。
超声波发射电路设计
中北大学课程设计说明书学生姓名：杨胜华学号：**********学院：信息与通信工程学院专业：电子信息科学与技术题目：超声波发射电路设计指导教师：程耀瑜职称: 教授李文强职称：讲师2011 年 1 月 7 日中北大学课程设计任务书2010/2011学年第一学期学院：信息与通信工程学院专业：电子信息科学与技术学生姓名：杨胜华学号：0805014137 课程设计题目：超声波发射电路设计起迄日期：12月26日～1月7日课程设计地点：中北大学指导教师：程耀瑜，李文强系主任：程耀瑜下达任务书日期: 2010 年 12 月 26 日目录一．绪论----------------------------------------------------------------1页1.1课程设计的目的及意义-------------------------------------1页1.2 超声波发射电路的设计思路------------------------------3页1.3 课程设计的任务及要求------------------------------------ 3页二．课程的方案设计与选取---------------------------------------- 4页2.1 课程的方案设计--------------------------------------------- 4页2.2 课程的方案选取--------------------------------------------- 6页三．系统的硬件结构------------------------------------------------- 6页3.1 触发脉冲产生电路------------------------------------------ 7页3.2发射脉冲产生电路------------------------------------------- 8页3.3 换能器部分--------------------------------------------------- 9页四．Protel 99 SE 简介及原理图绘制4.1Protel 99 SE 相关介绍及原理图绘制--------------------11页五．总结----------------------------------------------------------------12页六．参考文献----------------------------------------------------------14页附录一：超声波发射电路仿真-------------------------------------15页附录二：超声波发射电路原理图----------------------------------17页绪论1.1课程设计的目的及意义1.1.1目的科学家们将每秒钟振动的次数称为声音的频率，它的单位是赫兹。
1mhz超声波换能器收发驱动电路的设计
1mhz超声波换能器收发驱动电路的设计由于超声波技术的不断发展，超声波换能器的应用越来越广泛，如现代的空调、安防、医疗、工业控制等行业中都有超声波换能器的踪影。
1MHz超声波换能器收发驱动电路是超声波换能器应用中一个关键性部件。
1MHz超声波换能器收发驱动电路是一种高电平电路，它可以将超声波信号转换为高电压电流，以用于驱动超声波发射器。
电路既可以控制超声波换能器的收发信号，又可以进行漏振控制，以调整超声波发射器的功率。
1MHz超声波换能器收发驱动电路的设计总体分为电路框架的构建、电路电源的设计、收发控制管理电路的设计、差分放大器的设计、驱动电路的设计以及漏振调节的设计等几个方面。
1、框架的构建：在电路框架的构建中，要考虑设计电路的性能和功能，最终确定电路的器件种类、布线流程和结构形式，确保电路有良好的连接性和稳定性。
2、电源设计：电源设计是1MHz超声波换能器收发驱动电路的重要组成部分。
根据驱动电路的工作电压、功耗以及发射功率的要求，应选择合适的电源器件。
3、收发控制管理电路设计：收发控制管理电路设计是1MHz超声波换能器收发驱动电路的核心部分，要根据应用需求，采用合适的元器件组合，组成可控制超声波换能器收发信号的模块，并结合相关锁相环设计出可进行可靠而有效的收发控制和管理电路。
4、差分放大器设计：差分放大器的设计是保证超声波换能器收发驱动电路的高精度放大和比较，使收发精度更高的重要环节，采用的放大器应具有较高的额定输入电压、较快的电流响应速度以及较低的噪声水平等特性。
5、驱动电路设计：驱动电路设计是控制超声波换能器发射脉冲宽度和频率的主要环节，要求驱动电路有较高的额定输入电压、较快的响应速度及较低的噪声水平，保证超声波发射器有较好的功率性能。
6、漏振调节：漏振调节是1MHz超声波换能器收发驱动电路的重要环节，通过调节漏振的方式可以调整超声波发射器的功率，以确保超声波换能器的收发性能。
由此可见，1MHz超声波换能器收发驱动电路的设计是一个具有挑战性和复杂性的技术，它需要不断尝试和改进，以实现超声波换能器应用中更好的性能。
multisim超声波报警电路设计
multisim超声波报警电路设计
我可以为您提供一些关于设计Multisim超声波报警电路的一般性建议，但是请注意，具体的电路设计需要根据您的具体需求和条件来进行。
以下是一般的步骤：
1. 确定您的超声波传感器规格：选择适合您项目的超声波传感器，并了解相关的工作电压范围、输出信号类型等重要参数。
2. 设计电源电路：超声波传感器一般需要供电，您可以使用电池、适配器或其他电源来提供所需的电压和电流。
3. 连接超声波传感器和Microsim软件：使用适当的接线连接超声波传感器和Multisim软件。
确保电路连接正确，避免出现短路或错误的连接。
4. 设计报警电路：根据您的需求，设计报警电路，可以使用蜂鸣器、LED等元件来实现报警功能。
您可以使用Multisim软件来模拟电路并进行测试。
5. 进行电路模拟和测试：使用Multisim软件对设计的电路进行模拟和测试，确保正常工作。
如果有问题，可以根据测试结果进行必要的调整和修改。
请记住，在设计和测试电路时，一定要注意安全，并遵守适用的相关法规和标准。
如果您对具体的电路设计细节有更多的问题，建议咨询电子工程师或相关专业人士的意见。
一种高频超声波换能器驱动电路的设计
一种高频超声波换能器驱动电路的设计
高频超声波换能器驱动电路的设计主要包括以下几个方面：
1. 选择合适的驱动器件：高频超声波换能器通常采用压电陶瓷材料制成，因此需要选择适合驱动压电陶瓷的驱动器件，常见的有MOSFET、IGBT等。
2. 驱动信号发生电路：设计一个能够产生高频驱动信号的电路，通常采用谐振电路或者多谐振电路来产生高频信号。
谐振电路可以根据超声波换能器的谐振频率进行设计，多谐振电路可以产生多个频率的信号，以适应不同的工作模式。
3. 驱动信号放大电路：由于超声波换能器的驱动信号幅度较小，需要通过放大电路将信号放大到足够的幅度。
放大电路可以采用功率放大器或者运放放大器等。
4. 驱动信号保护电路：由于高频超声波换能器在工作过程中会产生较高的功率，需要设计相应的保护电路来保护驱动器件和超声波换能器，如过电流保护、过温保护等。
5. 驱动电源设计：为了提供稳定的驱动电流和电压，需要设计一个合适的电源电路，可以采用直流电源或者交流电源，根据具体的需求选择。
6. 控制电路设计：为了实现对超声波换能器的控制，可以设计一个
控制电路，可以根据需要调节驱动信号的频率、幅度等参数。
高频超声波换能器驱动电路的设计需要考虑到驱动器件的选择、驱动信号的发生、放大和保护，以及电源和控制等方面，需要根据具体的需求进行设计。
超声波电源驱动电路的设计
超声波换能器驱动电路的设计
壹
针对过流产生时，设计的软件和硬件电路双重封锁PWM信号。 创新点： 创新点： 1 2 解释： 解释： 硬件电路上双重控制PWM 信号。当没有过流发生时， EXB841的5引脚不输出故 障信号，此时5引脚输出 的是高电平，三极管VA0 不导通，此时，与门1引 脚为高电平，由单片机产 生的PWM使三极管VA1导 3 通，此时，与门2引脚为 高电平，与门输出高
贰
针对EXB841芯片内部提供的-5V负偏压不足重新设计的电路。 创新点： 创新点： 解释： 解释： EXB841使用单一的20V电 源产生+15V和-5V偏压。 在高电压大电流条件下， 开关管通断会产生干扰， 使截止的IGBT误导通，针 对负偏压不足的问题，设 计了外部负栅压成型电路， 用外接8V稳压管VA9代替 了EXB841芯片内部的5V VA9为8V稳压管 稳压管。电源电压升为 24V。
超声波换能器驱动电路的设计
EXB841芯片简介
EXB841芯片包含正常开通过程、正常关断过程和过流保护动作三项功能. 当1 4和15两脚 间外加PWM控制信号时候，15和14脚有10mA ～ 25mA，在GE两端产生约15v ～ 18v的 IGBT开通电压；当触发控制脉冲电压撤消时，在GE两端产生约-5.1 V的IGBT关断电压. 过流保护动作过程是根据IGBT的CE极间电压Uce的大小判定是否过流而进行保护的，
超声波换能器驱动电路的设计
壹
针对过流产生时，设计的软件和硬件电路双重封锁PWM信号。 创新点： 创新点： 1 2 解释： 解释： 电平，三极管VA2导通， 驱动EXB841芯片工作， 当出现过流时，5引脚输 出故障信号，一路信号输 出至触发器S端，此时，S 端为高电平，Q端输出高 电平，使三极管VA0导通， 此时，与门1引脚为低电 3 平； 另一路信号，输至单 片机，经过单片机
毕业论文答辩 超声波检测 电路设计
2021/8/12
5
5.限幅电路
当输入信号过大时，D2管导通，D3管反向击穿;反之当输入信 号过小时，D1管导通，D4管反向击穿。
2021/8/12
6
6.前置放大电路
超声回波信号很微弱，所以在信号被采集之前，需要将信号放大。
2021/8/12
7
7.带通滤波电路
为取得真实回波信号，须用带通滤波装置去掉噪声的大部分频率成分， 再进行模数转换。
不足之处：超声波信号采集电路还需要完善和提高，对采集所得的 信号进行算法处理以提高探伤的精度和数据处理能力需要做进一步 研究。本系统所做的实验不多，大多是基于时间和实验条件的关系， 离实际的应用还有一定的距离，还需要进一步调试和改进。
2021/8/12
11
பைடு நூலகம்
参考文献
[1]陈卫华，李新德，赵兴群．数字式超声波探伤仪的现状与展望[J]．无损检 测，1994，16(6)：157—158． [2]邓志阳.基于FPGA的超声波系统的研究[D].北京：北京化工大学控制理论 与控制工程专业，2010 [3]史亦韦，梁菁，何双起等．超声检测[M]．北京：机械工业出版社，2005.7 [4][美]Alan V. Oppenheim，Alan S. Willsky，S. Hamid Nawab．信号与系统（第 二版）（英文版）[M]．北京：电子工业出版社，2002.8,514～520 [5]邵泽波．无损检测技术[M]．北京：化学工业出版社，2003.1 [6]曾禹村．信号与系统[M]．北京：北京理工大学出版社，1992． [7]郑君．基于嵌入式系统超声波探伤的研究[D] ．北京：北京交通大学机械 与电子控制学院，2008 [8]刘贵民．无损检测技术[M]．北京：国防工业大学出版社，2006．
超声波发射电路及接收电路图经典
超声波发射电路及接收电路图
超声波发射电路
发射电路如图3a所示;发射电路将接收到的方波脉冲信号送入乙类推挽放大电路,用其输出信号驱动CMOS管,接着将其脉冲信号加到高频脉冲变压器进行功率放大,使幅值增加到100多伏,最后将放大的脉冲方波信号加到超声波换能器上产生频率为125 kHz的超声波并将其发射出去;
超声波接收电路
接收电路由OP37构成的两级运放电路,TL082构成的二阶带通滤波电路以及LM393构成的比较电路三部分组成;因本系统频率较高,回波信号非常弱,为毫伏级,因此设计成两级放大电路,第一级放大100倍,第二级放大50倍,共放大5 000倍左右;
另外考虑到本系统要适应各种复杂的工作环境,因此设计了由TL082构成的高精度带通滤波电路,以供回波信号放大后进行进一步滤波,将滤波后的信号输入到LM393构成的比较器反相输入端,与基准电压相比较,并且对其比较输出电压进行限幅,将其电压接至D触发器,比较器将经过放大后的交流信号整形出方波信号,将其接至FPGA,启动接收模块计数,达到脉冲串设定值时,关闭计时计数器停止计数;
本文来自: DZ3W 原文网址：http://.dz3w/sch/test/0086260.html
本文来自: DZ3W 原文网址：http://.dz3w/sch/test/0086260.html。
超声波电源驱动电路的设计
超声波电源驱动电路的设计1.确定系统需求：首先需要确定超声波电源需要工作的额定频率、输出电压和输出电流等参数。
这些参数将决定后续电路设计的具体方案。
2.选取功率器件：根据系统需求选择合适的功率器件，通常可以选择MOSFET或IGBT作为功率管。
考虑到超声波电源需要驱动较高频率的超声波换能器，因此功率器件需要具备快速开关特性和低开关损耗。
3.设计驱动电路：超声波电源的驱动电路一般采用半桥或全桥拓扑。
在半桥拓扑中，一个高侧和一个低侧功率管分别连接到超声波换能器的两端。
在全桥拓扑中，两个高侧功率管和两个低侧功率管都连接到超声波换能器的两端。
这两种拓扑各有优劣，选择时需要根据具体应用需求和功率管的成本来确定。
驱动电路的设计需要考虑到对功率器件的驱动信号的控制，保证合适的开关特性和工作频率。
4.设计保护电路：超声波电源在工作过程中可能会面临过电流、过温和短路等问题，因此需要设计相应的保护电路。
一般情况下，可以通过电流传感器和温度传感器等元件来实现对超声波电源的保护。
5.设计反馈控制回路：为了使超声波电源能够稳定输出设计的电压和电流，需要设计反馈控制回路。
该回路可以通过采集输出端的电压和电流信号，并调整驱动信号来实现对输出的精确控制，实现工作参数的稳定性和精度。
6.电路仿真和优化：在设计完成后，进行电路仿真和优化以确保电路的性能和可靠性。
常用的电路仿真软件有SPICE和PSIM等。
通过仿真可以评估电路的性能指标，并对电路参数进行调整和优化。
7.PCB设计和制作：根据最终确定的电路设计方案，进行PCB板的设计和制作。
在PCB设计中需要考虑电路布局、信号传输和电磁兼容性等问题，以确保电路的稳定性和可靠性。
8.电路测试：完成PCB制作后，对电路进行测试和调试，包括输出电压、输出电流、开关频率等参数的测试。
根据测试结果可以对电路进行调整和优化。
总结：超声波电源驱动电路的设计涉及到系统需求确定、功率器件选择、驱动电路设计、保护电路设计、反馈控制回路设计、电路仿真和优化、PCB设计和制作以及电路测试等多个步骤。
一种高频超声波换能器驱动电路的设计 -回复
一种高频超声波换能器驱动电路的设计-回复高频超声波换能器驱动电路是一种常用于医学诊断、工业应用和科学研究的装置。
它能将电能转化成超声波能量，实现超声波的产生和控制。
本文将详细介绍一种设计高频超声波换能器驱动电路的步骤和过程，以供读者参考和学习。
第一步：了解超声波换能器驱动电路的基本原理在设计之前，我们需要先了解超声波换能器驱动电路的基本原理。
换能器是将电能转化为机械振动或声能的设备。
而超声波换能器则是将电能转化为超声波能量的换能器。
超声波是频率高于人耳可听到范围（20kHz）的声波，具有穿透力强、分辨率高等特点，因此在医疗、工业和科学领域得到广泛应用。
第二步：确定工作频率和输出功率需求在设计高频超声波换能器驱动电路之前，需要确定工作频率和输出功率的需求。
超声波换能器的工作频率通常在多兆赫范围内，不同应用场景对频率和输出功率的需求有所差异。
例如，在医疗领域，常用的工作频率为1-20MHz，而输出功率则取决于具体应用要求。
第三步：选择合适的换能器和驱动电路元件根据工作频率和输出功率的需求，选择合适的超声波换能器和驱动电路元件。
换能器的选择要考虑其频率响应特性、灵敏度等因素，而驱动电路元件的选择要考虑其工作可靠性、效率等因素。
常用的超声波换能器包括压电换能器、磁致伸缩换能器等。
第四步：设计驱动电路的基本结构设计驱动电路的基本结构包括发生器、放大器和保护电路。
发生器用于产生高频信号，放大器将发生器输出的信号放大到足够的电压和电流水平以驱动换能器，而保护电路则用于保护换能器和电路免受过电压和过电流等因素的损害。
第五步：细化驱动电路的设计细节在设计驱动电路的过程中，需要注意以下几个关键问题：1. 发生器的选型和设计，包括选用合适的振荡电路和频率调节方式；2. 放大器的选型和设计，包括选用合适的功率放大器和放大方式；3. 保护电路的设计，包括过电压保护、过电流保护和温度保护等；4. 电路布线和连接方式的设计，包括尽可能减小导线的阻抗、降低干扰和提高信号传输质量。
《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。
超声波发射电路(激发部分)
目录一．绪论----------------------------------------------------------------1页1.1课程设计的目的及意义-------------------------------------1页1.2 超声波发射电路的设计思路------------------------------3页1.3 课程设计的任务及要求------------------------------------ 3页二．课程的方案设计与选取---------------------------------------- 4页2.1 课程的方案设计--------------------------------------------- 4页2.2 课程的方案选取--------------------------------------------- 6页三．系统的硬件结构------------------------------------------------- 6页3.1 触发脉冲产生电路------------------------------------------ 7页3.2发射脉冲产生电路------------------------------------------- 8页3.3 换能器部分--------------------------------------------------- 9页四．Protel 99 SE 简介及原理图绘制4.1Protel 99 SE 相关介绍及原理图绘制--------------------11页五．总结----------------------------------------------------------------12页六．参考文献----------------------------------------------------------14页附录一：超声波发射电路仿真-------------------------------------15页附录二：超声波发射电路原理图----------------------------------17页绪论1.1课程设计的目的及意义1.1.1目的科学家们将每秒钟振动的次数称为声音的频率，它的单位是赫兹。
多频超声波换能器激励锁频及回波电路的设计与实现
多频超声波换能器激励锁频及回波电路的设计与实现多频超声波换能器激励锁频及回波电路的设计与实现导语：多频超声波换能器是一种基于超声波技术的设备，可以用于医学影像、工业检测、无损检测等多个领域。
它通过激励锁频及回波电路的设计与实现，实现了多频超声波的发射和接收功能。
本文将从设计原理、工作过程和应用实例等方面进行全面评估，旨在帮助读者全面了解多频超声波换能器的工作原理与设计方法，并探讨其在不同领域的应用前景。
一、设计原理1. 激励锁频原理多频超声波换能器通过激励锁频原理实现了多频超声波的发射。
在超声波发射过程中，通过改变激发信号的频率，可以实现不同频率的超声波的发射。
激励锁频技术通过精确控制激发信号的频率，使得超声波的频率可以精确地锁定在特定的频率上。
这样可以有效地控制超声波的频率，提高超声传感器的工作性能和成像质量。
2. 回波电路设计多频超声波换能器的回波电路设计是实现超声波接收功能的关键。
回波电路设计主要包括前端信号放大、滤波和数字化处理等环节。
在回波电路中，超声波接收到的信号首先经过前端信号放大，增强信号的强度，然后通过滤波电路进行滤波，去除杂波和干扰信号，最后进入数字化处理环节，将接收到的超声波信号转换为数字信号，以便进一步处理和分析。
二、工作过程1. 发射过程多频超声波换能器的发射过程主要包括两个步骤：激发信号的生成和超声波的发射。
在激发信号的生成过程中，通过改变激发信号的频率，使得超声波的频率可以精确地控制在特定的频率上。
通过激发信号激励换能器，产生超声波信号，并向外发射。
2. 接收过程多频超声波换能器的接收过程主要包括超声波的接收、信号的放大和数字化处理等步骤。
在超声波接收过程中，换能器接收到外界的超声波信号，并将其转化为电信号。
通过前端信号放大和滤波等环节，对接收信号进行处理和增强。
将处理后的信号进行数字化处理，以便后续的数据分析和处理。
三、应用实例1. 医学影像多频超声波换能器在医学影像中有着广泛的应用。
超声波电源驱动电路的设计
结果的讨论与改进
结果讨论
在实验结果的基础上，我们对超声波电源驱动电路的性能进行了深入的讨论， 并探讨了可能影响电路性能的各种因素。
改进方案
根据实验结果和讨论，我们提出了一些改进方案，例如优化电路设计、选用更 高性能的元件、加强散热等，以提高超声波电源驱动电路的性能。
05
结论
工作总结
01
完成了超声波电源驱动电路的原理设计，实现了电 路的基本功能。
3
可以进一步拓展该电路的应用领域，例如在医疗、 环保、工业等领域中发挥更大的作用。
感谢观看
THANKS
可靠性
指超声波电源驱动电路的稳定性和寿命，是 评价电路质量的重要指标。
03
超声波电源驱动电路的设计
电路拓扑结构的选择
1 2
线性电源
输出电压与输入电压成正比，适用于对电压精度 要求高的场合。
开关电源
通过开关管控制能量传输，效率高，适用于大功 率应用。
3
脉冲宽度调制（PWM）电源 通过调节脉冲宽度来控制输出电压，具有较好的 调节性能。
优化目标
以效率、稳定性、体积和成本等为目标进行优 化。
优化方法
采用遗传算法、粒子群算法等智能优化算法进行优化。
04
实验与测试
实验设备与测试方法
实验设备
超声波电源驱动电路、超声波换能器 、信号发生器、示波器、万用表等。
测试方法
对超声波电源驱动电路进行性能测试 ，包括输出电压、电流、频率等参数 的测量，以及电路的效率、稳定性等 方面的评估。实 Nhomakorabea结果与分析
实验结果
在实验中，我们得到了超声波电源驱动电路的输出电压、电 流、频率等参数的测量结果，以及电路的效率、稳定性等方 面的评估数据。
毕业设计6超声波用开关电源的设计
毕业设计6超声波用开关电源的设计引言：随着科技的不断发展，超声波技术在各个领域都得到了广泛的应用。
而超声波设备的供电则对于其正常运行起到了关键的作用。
开关电源是一种能够将交流电转换为直流电的电源设备，具有稳定性高、效率高、占空比可调等特点，因此被广泛应用于各种电子设备中。
本文将以设计超声波用开关电源为内容，介绍该设计的步骤和关键技术要点。
一、设计流程：1.确定需求：首先需要明确超声波设备的电源需求，包括工作电压、电流等参数。
2.选择开关电源拓扑结构：根据电源需求，选择合适的开关电源拓扑结构，如单端供电结构、双端供电结构等。
3.选择元件：根据选择的拓扑结构，选取合适的电容、电感、二极管、开关管等元件，并进行参数计算。
4.控制电路设计：根据开关电源拓扑结构的特点，设计合适的控制电路，实现稳定的开关动作。
5.PCB设计：将电源电路的原理图转化为PCB布局，保证电路中元件的合理布局和导线的优化布局。
6.电路调试和测试：完成电路的组装和焊接后，进行电路的调试和测试，包括输出电压、电流的稳定性等指标的测试。
二、关键技术要点：1.选择合适的开关管：开关电源的开关管负责将输入的交流电转换为直流电，因此对于超声波设备来说，要选择具有低开通电阻、高导通电流、低开通电压且耐受电压高的开关管。
2.控制电路的设计：控制电路的设计对于开关电源的稳定性和效率有着重要的影响，需要合理选择驱动电路和反馈电路的设计方案。
3.PCB布局设计：合理的PCB布局可以降低开关电源的噪声和干扰，提高整体的性能。
需要注意分离高压和低压区域，减少干扰的传导路径。
4.过渡和短路保护：为了保护超声波设备和开关电源本身的安全，需要设计过渡和短路保护电路，当出现异常情况时及时切断输入电源。
结论：本文以设计超声波用开关电源为目标，介绍了设计流程和关键技术要点。
通过选择合适的开关电源拓扑结构、元件和合理的控制电路设计，以及优化的PCB布局，可以设计出稳定高效的超声波用开关电源。
超声波发射电路与接收电路设计_高忠义
>才智/200超声波发射电路与接收电路设计高忠义 谢玲 侯雅波 袁秀艳 高萍 白城职业技术学院 137000摘要：本设计主要采用555振荡器、RS 触发器、分频器、信号发生器、换能器等进行信号的发射，使用放大器、RS 触发器、分频器换能器等进行信号的接收。
关键词：超声波传感器；振荡器；分频器；触发器车总人数为290人，下车总人数为380人，9：00～10：00下车总人数为220人，上车总人数为190人，10：00～11：00下车总人数为190人，上车总人数为187人，11：00～12：00下车总人数为340人，上车总人数为265人，13：00～14：00下车总人数为210人，上车总人数为186人，14：00～15：00下车总人数为390人，上车总人数为270人，15：00～16：00下车总人数为190人，上车总人数为150人，16：00～17：00下车总人数为190人，上车总人数为120人，17：00～18：00下车总人数为340人，上车总人数为270人， 18：00～19：00下车总人数为260人，上车总人数为220人，19：00～20：00下车总人数为220人，上车总人数为190人，20：00～21：00下车总人数为200人，上车总人数为165人，可根据不同时段的人流量进行公交车合理调度。
如图2所示2路公交车各时间段乘客上下车情况。
图2 2路公交车各时间段乘客上下车情况在制定2路公交车发车时刻表时，考虑到公交公司的利益和公交调度方案的可行性，可将上午7：00～8：00时间段内尽量少发车，在11：00～12：00时间段的公交车由于乘客较多，可根据需要将其他时间段的公交车进行调整，以满足高峰时期乘客的出行需要，最大程度上实现了公交区位的优化，同时保证了公交公司的利益也保证了乘客的利益。
2公交线路平均站点间距的优化研究由于站点间距优化问题的复杂性，以及站距优化能带来很显著的经济和社会效益。
目前，国内外已经有许多关于公交站点间距优化的研究成果。
超声波测距仪硬件电路设计
第三章超声波测距仪硬件电路的设计3.1超声波测距仪硬件电路硬件电路可分为单片机系统及显示电路、超声波发射电路和超声波检测接收电路三局部。
3.1.1单片机系统及显示电路本系统采用AT89S52来实现对超声波传感器的控制。
单片机通过P1.0引脚经反相器来控制超声波的发送，然后单片机不停的检测INT0引脚，当INT0引脚的电平由高电平变为低电平时就认为超声波已经返回。
计数器所计的数据就是超声波所经历的时间，通过换算就可以得到传感器与障碍物之间的距离。
超声波测距的硬件示意图如图3所示：单片机采用89552或其兼容系列。
采用12MHz高精度的晶振，已获得较稳定的时钟频率，减少测量误差。
单片机用口1.0端口输出超声波换能器所需的40KHz的方波信号，利用外中断0 口检测超声波接收电路输出的返回信号。
3.1.2显示的输出显示的种类很多，从液晶显示、发光二极管显示到CRT显示器等，都可以与微机连接。
其中单片机应用系统最常用的显示是发光二极管数码显示器〔简称 LED显示器〕。
液晶显示器简LCD。
LED显示器价廉，配置灵活，与单片接口方便，LCD可显示图形，但接口较复杂本钱也较高。
该电路使用7段LED构成字型“8〃，另外还有一个发光二极管显示符号及小数点。
这种显示器分共阳极和共阴极两种。
这里采用共阳极LED 显示块的发 光二极管阳极共接，如下列图3-1所示，当某个发光二极管的阴极为低电平时， 该发光二极管亮。
它的管脚配置如下列图3-2所示。
实际上要显示各种数字和字符，只需在各段二极管的阴极上加不同的电平， 就可以得到不同的代码。
这些用来控制LED 显示的不同电平代码称为字段码〔也 称段选码〕。
如下表为七段1日口的段选码。
表3-1七段1日口的段选码 显示字符共阳极段选码 dp gfedcba显示字符 共阳极段选码dp gfedcba0 C0H A 88H 1 F9H B 83H 2 A4H C C6H 3 B0H D A1H 4 99H E 86H 5 92H F 8EH 682HP8CHVCC图3-1图3-2come d c dp com7 F8H y 91H8 80H 8. 00H9 90H “灭〃FFH本系统显示电路采用简单实用的4位共阳LED数码管，位码用PNP三极管8550驱动。
超声波片匹配电路
超声波片匹配电路
超声波片匹配电路是用于将超声波片与电路系统相连接的一种电路设计。
超声波片是一种薄片状的机械振动器件，能够将电能转换为超声波能量。
超声波片匹配电路的作用是将输入信号合适地传递给超声波片，使其能够发挥最佳的工作效果。
超声波片匹配电路通常由以下几个部分组成：
1. 放大器：放大器用于放大输入信号，以便驱动超声波片。
放大器可以根据需要选择不同的类型，如功放、运算放大器等。
2. 切割电路：切割电路用于将输入信号切割成与超声波片频率匹配的高频信号。
切割电路一般采用滤波器、电容、电感等元件组成。
3. 驱动电路：驱动电路是将放大后的信号传递给超声波片的一部分。
它可以控制信号的幅度、频率和相位等参数，以适应超声波片的工作特性。
4. 匹配网络：匹配网络主要用于调节超声波片与电路系统之间的阻抗匹配。
匹配网络可以由电容、电感等元件组成，以保证最大功率传输。
5. 反馈回路：反馈回路用于监测超声波片的输出信号，以便对驱动电路进行调节和控制。
常用的反馈方式有电容、电感等元件。
超声波片匹配电路的设计需要考虑超声波片的工作频率、阻抗特性、功率需求等因素。
合理设计的匹配电路可以提高超声波片的工作效率和稳定性，保证其正常工作。
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超声波电路设计指导
1．超声波发射电路
τ
图1 发射电路
T IRFP840 耐压500V以上，额定功率10W以上的场效应管
U1 IR4426 电源电压用12V
注1：若使用IR4427，当注意其输入输出波形不反相，故须正
脉冲输入。
注2：U1极忌长时间导通。
在U1与T之间可以插入限流电
阻保护U1，电阻不宜大，否则输出脉冲边沿会变得过缓；在
正常工作状态，U1只在极短时内导通，即使无限流电阻也不
致损坏。
R1 50K~1MΩ电阻取值与两次发射的最小间隔时间有关，间隔越长则回路充
放电时间可越长，R1可以越大。
建议设法取1MΩ，以便减小250V电源的输出电流。
C1 1000pF/1000V 高压瓷片电容
RL 510Ω
简要工作原理如下：
当T截止时，250V电压源通过R1和RL向C1充电。
一般认为，持续充电时间大于5倍的回路充放电常数，则C1两端电压能基本达到250V，为驱动超声波发射做好准备。
当T瞬时导通，T、C1和RL构成放电回路。
超声波传感器的阻抗约为50Ω，故C1中的电荷被快速释放，在超声波传感器上形成一个负向冲击脉冲，脉冲宽度约为0.5~1.5us。
图2 超声波传感器上信号波形示意2．超声波接收电路
限幅限幅放大检波后级放大比较
或1N60
图3 接收电路
图3中：
（1）R1、R2取值一般为100~300Ω，与后级放大器输入阻抗大小有关。
（2）Ci不宜太大，否则超声波发射后电路会有一段时间无法正常接收回波信号，故一般可小于0.1uF；
也不宜太小，否则信号损耗会比较大。
（3）通路上放大器的总增益应大于50dB，大于60dB则更佳。
（4）检波电路时间常数的选取要得当，太大则造成包络展宽，太小则单个回波脉冲会被检测成多个脉冲。
可根据超声波工作频率确定，并通过观测检波输出波形加以矫正。
3．脉冲间隔测量电路
请参考并分析ultrasonic.ddb中图纸。
4．声波传导耦合剂
实验中，使用超声波传感器探头探测实验样块。
样块与探头的接触面、多个样块层叠时样块之间的接触面，可能因不平整而有空气间隙，影响声波传导，带来较严重的界面衰耗，故建议实验中使用清水在接触面涂抹填充，作为耦合剂，并压实接触面，减小声波传导损耗。
有些同学选择将样块完全浸没在一个盛水容器中。
这种做法当十分小心操作，防止将探头完全浸没造成损毁！探头的前部为密封构造，故可局部浸入水中，但后部并不密封。
医学B超常用凡士林作耦合剂，若有条件使用，则效果或许更理想。