CN110037736A - 一种具有模数转换功能的超声波探测电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有模数转换功能的超声波探测电路，通过将信号探测模块接收的超声波探测模拟信号经信号滤波放大模块将模拟信号进行滤波放大，再经过模数转换模块将超声波探测模拟信号转换成超声波探测数字信号后输出，解决了现有技术中无法有效、可靠的将获取的超声波模拟信号转换成数字信号的技术问题，提供了一种有效、可靠的具有模数转换功能的超声波探测电路。

Description

一种具有模数转换功能的超声波探测电路

技术领域

本发明涉及超声波探测技术领域，尤其是涉及一种具有模数转换功能的超声波探测电路。

背景技术

随着科学技术的不断发展，各类型的探测检测设备仪器都在用于辅助人们的工作生活，其中，超声波探测检测设备仪器更是广泛应用于医学超声波检查和工业自动化控制等领域中。

现有技术中，在接收到超声波探测反馈回来的模拟信号后都会将模拟信号数字化后才进行后续的数据分析，例如专利CN100440264C专利名称为“一种超声波入侵探测方法和探测装置”中公开了需将接收的超声波模拟信号转换为数字信号，但是，其未指出如何将接收的超声波模拟信号进行转换，如何有效可靠的将接收的超声波模拟信号转换为数字信号，以便后续对超声波信号的处理成为本领域急需解决的技术问题。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的是提供一种有效的、可靠的具有模数转换功能的超声波探测电路。

本发明所采用的技术方案是：

第一方面，本发明提供一种具有模数转换功能的超声波探测电路，其包括：

信号探测模块，用于发射并接收超声波探测模拟信号；

信号滤波放大模块，用于将所述超声波探测模拟信号放大；

模数转换模块，用于将所述超声波探测模拟信号转换成超声波探测数字信号后并输出。

进一步地，所述信号滤波放大模块包括低通滤波电路、信号放大电路和高通滤波电路，所述信号探测模块的输出端与所述低通滤波电路的输入端连接，所述低通滤波电路的输出端与所述信号放大电路的输入端连接，所述信号放大电路的输出端与所述高通滤波电路的输入端连接，所述高通滤波电路的输出端输出放大后的所述超声波探测模拟信号。

进一步地，所述低通滤波电路包括：第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻和滤波开关芯片；所述第一电容的一端与所述信号探测模块的输出端连接，所述第一电容的另一端与所述第一电阻的第一固定端连接，所述第一电阻的滑动端分别与所述第二电阻的一端、所述第二电容的一端、所述滤波开关芯片的输入端连接，所述第一电阻的第二固定端连接电源地，所述第二电阻的另一端连接电源地，所述第二电容的另一端分别与所述第三电阻的一端、所述第三电容的一端连接，所述第三电容的另一端作为所述低通滤波电路的第一输出端，所述第三电容的另一端分别与所述第四电容的一端、所述第五电容的一端、所述信号滤波放大模块的第一输入端连接，所述第三电阻的另一端作为所述低通滤波电路的第二输出端，所述第三电阻的另一端分别与所述第五电容的另一端、所述信号滤波放大模块的第二输入端连接，所述第四电容的另一端与所述滤波开关芯片的输出端连接，所述滤波开关芯片的控制端用于输入控制开关信号。

进一步地，所述滤波开关芯片为TC4W66F芯片。

进一步地，所述信号放大电路包括第一运算放大器、第四电阻、第五电阻和第六电阻；所述第四电阻的一端分别与所述低通滤波电路的第一输出端、所述第一运算放大器的同相输入端连接，所述第四电阻的另一端接电源地，所述第五电阻的一端分别与所述第一运算放大器的反相输入端、所述第六电阻的一端、所述低通滤波电路的第二输出端连接，所述第五电阻的另一端接电源地，所述第六电阻的另一端与所述第一运算放大器的输出端连接。

进一步地，所述高通滤波电路包括第二运算放大器、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第六电容和第七电容；所述第七电容的一端与所述第一运算放大器的输出端连接，所述第七电容的另一端分别和所述第七电阻的一端、所述第二运算放大器的同相输入端连接，所述第七电阻的另一端与所述第八电阻的一端、电源地连接，所述第八电阻的另一端分别与所述第二运算放大器的反相输入端、所述第六电容的一端、所述第九电阻的一端连接，所述第九电阻的另一端分别与所述第六电容的另一端、所述第二运算放大器的输出端连接，所述第二运算放大器的输出端输出放大后的所述超声波探测模拟信号。

进一步地，所述模数转换模块包括第八电容、第九电容、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第一二极管、第二二极管、第一比较器和模数转换芯片，所述第八电容的一端与所述信号滤波放大模块的输出端连接，所述第八电容的另一端分别与所述第十电阻的一端、所述第十一电阻的一端连接，所述第十电阻的另一端连接电源地，所述第十一电阻的另一端分别与所述第一二极管的阳极、所述第二二极管的阴极连接、所述第一比较器的反相输入端连接，所述第一比较器的同相输入端分别与所述第十二电阻的一端、所述第十三电阻的一端、所述第十四电阻的一端、所述第九电容的一端连接，所述第十二电阻的另一端接入-4.6V外接电源，所述第十三电阻的另一端连接电源地，所述第十四电阻的另一端分别与所述第九电容的另一端、所述第一比较器的输出端、所述第十五电阻的一端、所述第十六电阻的一端连接，所述第十五电阻的另一端连接电源地，所述第十六电阻的另一端与所述模数转换芯片的数据输入端连接，所述模数转换芯片的输出端输出所述超声波探测数字信号。

进一步地，所述信号探测模块包括超声波信号探测探头，所述超声波信号探测探头用于发射并接收超声波探测模拟信号。

本发明的有益效果是：

本发明通过将信号探测模块接收的超声波探测模拟信号经信号滤波放大模块将模拟信号进行滤波放大，再经过模数转换模块将超声波探测模拟信号转换成超声波探测数字信号后输出，解决了现有技术中无法有效、可靠的将获取的超声波模拟信号转换成数字信号的技术问题，提供了一种有效、可靠的具有模数转换功能的超声波探测电路。

附图说明

图1是本发明一种具有模数转换功能的超声波探测电路的一具体实施例模块框图；

图2是本发明一种具有模数转换功能的超声波探测电路中信号滤波放大模块的一具体实施例电路图；

图3是本发明一种具有模数转换功能的超声波探测电路中模数转换模块的一具体实施例电路图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示，本发明一种具有模数转换功能的超声波探测电路，其包括：信号探测模块、信号滤波放大模块和模数转换模块；其中，信号探测模块用于发射第一超声波探测模拟信号，并接收第一超声波探测模拟信号经过血液后反射的所述第二超声波探测模拟信号，通过将接收的第二超声波探测模拟信号输入至信号滤波放大模块进行滤波放大，再通过模数转换模块将滤波放大后的第二超声波探测模拟信号转换成超声探测数字信号后输出；其中，信号滤波放大模块包括低通滤波电路、信号放大电路和高通滤波电路，经过低通滤波、高通滤波和信号放大后将接收的第二超声波探测模拟信号再经模数转换模块进行信号转换后输出有效、可靠的超声探测数字信号。

本实施例中一种具有模数转换功能的超声波探测电路的信号探测模块为超声波信号探测探头，超声波信号探测探头用于发射第一超声波探测模拟信号，并接收第一超声波探测模拟信号经过血液后反射的所述第二超声波探测模拟信号，随后将接收的第二超声波探测模拟信号传输至信号滤波放大模块；其中，信号滤波放大模块包括低通滤波电路、信号放大电路和高通滤波电路，低通滤波电路包括：第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、滤波开关芯片U1、第一输出端和第二输出端；信号放大电路包括：第一运算放大器U2、第四电阻R4、第五电阻F5和第六电阻R6；高通滤波电路包括：第二运算放大器U3、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第六电容C6和第七电容C7。具体的，参照图2，第一电阻R1为滑动变阻器，滤波开关芯片U1为TC4W66F型号芯片，第一运算放大器U1和第二运算放大器U2的型号均为TL064运算放大器，信号放大电路的输出端为第一运算放大器U2的输出端，高通滤波电路的输出端为第二运算放大器U3的输出端。第一电容C1的一端与超声波信号探测探头的输出端连接，用于接收超声波信号探测探头传递来的第二超声波探测模拟信号，第一电容C1的另一端与第一电阻R1的第一固定端连接，第一电阻R1的第二固定端连接电源地，第一电阻R1的滑动端分别与第二电阻R2的一端、第二电容C2的一端、滤波开关芯片U1的输入端连接，第二电阻R2的另一端连接电源地，第二电容C2的另一端分别与第三电阻R3的一端、第三电容C3的一端连接，第三电容C3的另一端分别与第四电容C4的一端、第五电容C5的一端、第一运算放大器U2的同相输入端、第四电阻R4的一端连接，第四电容C4的另一端与滤波开关芯片U1的输出端连接，第四电阻R4的另一端连接电源地，第三电阻R3的另一端分别与第五电容C5的另一端、第一运算放大器U2的反相输入端、第五电阻R5的一端、第六电阻R6的一端连接，第五电阻R5的另一端连接电源地，第六电阻R6的另一端分别与第一运算放大器U2的输出端、第七电容C7的一端连接，第七电容C7的另一端分别与第七电阻R7的一端、第二运算放大器U3的同相输入端连接，第七电阻R7的另一端分别与第八电阻R8的一端、电源地连接，第八电阻R8的另一端分别与第二运算放大器U3的反相输入端、第六电容C6的一端、第九电阻R9的一端连接，第九电阻R9的另一端分别与第六电容C6的另一端、第二运算放大器U3的输出端连接。其中，TC4W66F型号芯片具有使能端N2，用于控制TC4W66F型号芯片的工作状态，第一运算放大器U2和第二运算放大器U3的正电源输入端均接入5V电源电压、负电源输入端均接入-4.6V电源电压。通过设置低通滤波电路、信号放大电路和高通滤波电路，可将接收的第二超声波探波测模拟信号进行滤波放大后再输出，保证了后续信号处理的有效、可靠性。

如图3所示，本发明一种具有模数转换功能的超声波探测电路的模数转换模块具体包括：第八电容C8、第九电容C9、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第一二极管D1、第二二极管D2、第一比较器U4和模数转换芯片U5；其中，模数转换芯片U5为74HC74芯片，第八电容C8的一端与第二运算放大器U3的输出端连接，第八电容C8的另一端分别与第十电阻R10的一端、第十一电阻R11的一端连接，第十电阻R10的另一端连接电源地，第十一电阻R11的另一端分别与第一二极管D1的阳极、第二二极管D2的阴极连接、第一比较器U4的反相输入端连接，第一比较器U4的同相输入端分别与第十二电阻R12的一端、第十三电阻R13的一端、第十四电阻R14的一端、第九电容C9的一端连接，第十二电阻R12的另一端与-4.6V外接电源连接，、第十三电阻R13的另一端连接电源地，第十四电阻R14的另一端分别与第九电容C9的另一端、第一比较器U4的输出端、第十五电阻R15的一端、模数转换芯片U5的数据输入端D连接，第十五电阻R15的另一端连接电源地，第十六电阻R16的一端与分别与外部时钟信号、模数转换芯片U5的复位端连接，第十六电阻R16的另一端与模数转换芯片U5的时钟信号输入端CLK连接。

综上，本发明一种具有模数转换功能的超声波探测电路，其通过接收来自超声波信号探测探头传递来的第二超声波探测模拟信号后经信号低通滤波电路将超声波探测模拟信号进行低通滤波选择后通过信号放大电路进行信号放大接着通过高通滤波电路将第二超声波探测模拟信号进行高通选择后输出稳定、可靠的第二超声波探测字模拟信号，最后再将第二超声波探测模拟信号传输至模数转换模块进行波形整形和模数转换后输出超声波探测数字信号，解决了现有技术中无法有效、可靠的将获取的超声波探测模拟信号转换成数字信号的技术问题，提供了一种有效、可靠的具有模数转换功能的超声波探测电路。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (8)

1.一种具有模数转换功能的超声波探测电路，其特征在于，包括：

信号探测模块，用于发射第一超声波探测模拟信号，并接收所述第一超声波探测模拟信号经过血液后反射形成的第二超声波探测模拟信号；

信号滤波放大模块，用于将所述第二超声波探测模拟信号进行滤波放大；

模数转换模块，用于将所述第二超声波探测模拟信号转换成超声波探测数字信号后并输出。

2.根据权利要求1所述的具有模数转换功能的超声波探测电路，其特征在于，所述信号滤波放大模块包括低通滤波电路、信号放大电路和高通滤波电路，所述信号探测模块的输出端与所述低通滤波电路的输入端连接，所述低通滤波电路的输出端与所述信号放大电路的输入端连接，所述信号放大电路的输出端与所述高通滤波电路的输入端连接，所述高通滤波电路的输出端输出经过滤波放大后的所述第二超声波探测模拟信号。

3.根据权利要求2所述的具有模数转换功能的超声波探测电路，其特征在于，所述低通滤波电路包括：第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻和滤波开关芯片；所述第一电容的一端与所述信号探测模块的输出端连接，所述第一电容的另一端与所述第一电阻的第一固定端连接，所述第一电阻的滑动端分别与所述第二电阻的一端、所述第二电容的一端、所述滤波开关芯片的输入端连接，所述第一电阻的第二固定端连接电源地，所述第二电阻的另一端连接电源地，所述第二电容的另一端分别与所述第三电阻的一端、所述第三电容的一端连接，所述第三电容的另一端作为所述低通滤波电路的第一输出端，所述第三电容的另一端分别与所述第四电容的一端、所述第五电容的一端、所述信号放大电路的第一输入端连接，所述第三电阻的另一端作为所述低通滤波电路的第二输出端，所述第三电阻的另一端分别与所述第五电容的另一端、所述信号放大电路的第二输入端连接，所述第四电容的另一端与所述滤波开关芯片的输出端连接，所述滤波开关芯片的控制端用于输入控制开关信号。

4.根据权利要求3所述的具有模数转换功能的超声波探测电路，其特征在于，所述滤波开关芯片为TC4W66F芯片。

5.根据权利要求3或4所述的具有模数转换功能的超声波探测电路，其特征在于，所述信号放大电路包括第一运算放大器、第四电阻、第五电阻和第六电阻；所述第四电阻的一端分别与所述低通滤波电路的第一输出端、所述第一运算放大器的同相输入端连接，所述第四电阻的另一端接电源地，所述第五电阻的一端分别与所述第一运算放大器的反相输入端、所述第六电阻的一端、所述低通滤波电路的第二输出端连接，所述第五电阻的另一端接电源地，所述第六电阻的另一端与所述第一运算放大器的输出端连接。

6.根据权利要求5所述的具有模数转换功能的超声波探测电路，其特征在于，所述高通滤波电路包括第二运算放大器、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第六电容和第七电容；所述第七电容的一端与所述第一运算放大器的输出端连接，所述第七电容的另一端分别和所述第七电阻的一端、所述第二运算放大器的同相输入端连接，所述第七电阻的另一端与所述第八电阻的一端、电源地连接，所述第八电阻的另一端分别与所述第二运算放大器的反相输入端、所述第六电容的一端、所述第九电阻的一端连接，所述第九电阻的另一端分别与所述第六电容的另一端、所述第二运算放大器的输出端连接，所述第二运算放大器的输出端输出经滤波放大后的所述第二超声波探测模拟信号。

7.根据权利要求1所述的具有模数转换功能的超声波探测电路，其特征在于，所述模数转换模块包括第八电容、第九电容、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第一二极管、第二二极管、第一比较器和模数转换芯片，所述第八电容的一端与所述信号滤波放大模块的输出端连接，所述第八电容的另一端分别与所述第十电阻的一端、所述第十一电阻的一端连接，所述第十电阻的另一端连接电源地，所述第十一电阻的另一端分别与所述第一二极管的阳极、所述第二二极管的阴极连接、所述第一比较器的反相输入端连接，所述第一比较器的同相输入端分别与所述第十二电阻的一端、所述第十三电阻的一端、所述第十四电阻的一端、所述第九电容的一端连接，所述第十二电阻的另一端接入-4.6V外接电源，所述第十三电阻的另一端连接电源地，所述第十四电阻的另一端分别与所述第九电容的另一端、所述第一比较器的输出端、所述第十五电阻的一端、所述模数转换芯片的数据输入端连接，所述模数转换芯片的输出端输出所述超声波探测数字信号。

8.根据权利要求1所述的具有模数转换功能的超声波探测电路，其特征在于，所述信号探测模块包括超声波信号探测探头，所述超声波信号探测探头用于发射所述第一超声波探测模拟信号，并接收所述第一超声波探测模拟信号经过血液后反射形成的所述第二超声波探测模拟信号。