超声波液位计自动校正液位的探讨  二十五

4.2 超声波发射接收电路

超声波的发射和接收电路是脉冲回波法超声波油位测量系统的关键部分，对于测量效果有极大的影响。本文中选用的超声工作方式是单换能器自发自收式，脉冲回波测距方式。收发电路包括超声波发射电路、超声波接收电路和超声波匹配电路。

4.2.1 超声信号发射电路

超声脉冲的发射是由压电换能器完成的，它的能量取自于高压脉冲发生器所提供的高压电脉冲。本文中设计的发射电路。从IRF840 型VMOS管Q4 到超声换能器构成发射级，从高速光电隔离器U8 到MC33151 构成驱动级。MC33151 是一种高速CMOS 驱动芯片，将6N137 输出的脉冲提高到+15V 从而在Q4的漏极产生幅度为VH 的负脉冲电压。在该负脉冲电压作用下，超声探头释放在此前积累的能量而使压电晶片电声转换发出超声波。

触发信号脉冲Plus 来自数据采集板，通过定时器设定，脉宽可窄至τ=100ns，而脉宽τ=300ns 的触发信号在上述发射电路中能可靠地传输。

4.2.2 超声信号接收电路

在超声液位测量设备中，超声信号的接收电路通常是指：从接收超声波信号的换能器往后直到主放大器之前。这些电路按位置先后通常可以分为两部分：第一部分为隔离级，第二部分为接收预放电路。

由于高灵敏的接收电路必须与大功率的超声发射电路相连接，为避免接收电路被高压发射脉冲所击毁，在超声接收电路前端必须加入隔离级[38]。接收预放电路要完成两方面功能[31]。首先也是主要的是完成阻抗的变换。预放电路的第二个功能是获得一定dB 数的增益，具体增益的大小将由整机的灵敏度和增益分配决定。

本文采用低漂移高速高输入阻抗的JFET运放LF356 构成电压跟随器作为预放电路，主要完成阻抗变换。采用这种运放，在噪声和干扰比较严重的情况下仍然能获得比较好的信噪比。

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