用于電磁超聲導波激勵信號生成的線性功率放大裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及無損檢測技術領域，特別涉及一種用于電磁超聲導波激勵信號生成的線性功率放大裝置。
【背景技術】
[0002]相對于傳統的超聲檢測需要對結構整個待檢區域進行逐點掃查，超聲導波具有傳播距離遠、衰減小的特點，可在單點激發而實現對待檢結構長距離、大范圍的全面檢測。但由于超聲導波的頻散特性，若采用常規超聲檢測中使用的時域較窄而頻率寬帶的脈沖信號作為激勵時，會使得時程曲線上的缺陷波包展寬，不便于缺陷特征信息的提取，甚至會導致不同缺陷反射波包發生混疊，使得缺陷信息難以分辨。因此，用于驅動超聲導波換能器的激勵信號需要采用時域和頻帶均較窄的信號，如加矩形窗、漢寧窗或海明窗等窗函數調制的多周期正弦波。在這種情況下，超聲導波檢測裝置中的激勵模塊已不能采用傳統的脈沖信號輸出方式，需要能實現任意波形信號的輸出。
[0003]相對于傳統的壓電超聲導波檢測技術，電磁超聲導波檢測技術具有非接觸式、不需要耦合劑、無需對檢測對象表面進行打磨處理及能對高溫對象進行檢測等優點，并且電磁超聲導波檢測結果重復性好。這些優點使得電磁超聲導波檢測技術更適合于超聲導波定量評估的場合。對于激勵裝置而言，壓電換能器屬于容性負載，只需要激勵裝置提供的輸出信號具有較大的幅值即可，而電磁超聲換能器屬于感性負載，需要激勵裝置能發射大功率的驅動信號。
[0004]綜上所述，用于電磁超聲導波檢測的激勵裝置需要能輸出大功率任意波形激勵信號，這要求激勵裝置不僅能對送入其輸入端口的小功率任意波形信號進行線性放大，且放大后的任意波形激勵信號應具有足夠的輸出功率，以便能驅動電磁超聲導波換能器在待檢結構中產生超聲導波。
[0005]但是，現有能輸出任意波形激勵信號的超聲檢測裝置是針對壓電換能器設計的。例如，現有技術中的激勵壓電換能器陣列產生超聲導波的任意波形激勵板卡，該任意波形激勵板卡由USB接口電路、用于存儲波形數據點的SRAM(靜態隨機存取存儲器)、波形合成電路、控制USB接口電路、SRAM、波形合成電路進行波形數據點接收、存儲和合成的FPGA (現場可編程門陣列)以及波形功放電路等幾部分組成，該激勵板卡可輸出用于驅動壓電換能器的高壓任意波形信號，但其輸出信號的功率較小，不適合激勵電磁超聲換能器。目前，能驅動電磁超聲換能器的激勵裝置難以產生大功率的任意波形。例如，還有現有技術中的“一種電磁超聲的電源裝置”，該電源裝置由信號產生器、功率放大裝置、阻抗匹配器、EMAT(電磁超聲換能器)發射以及EMAT接收探頭組成，該裝置采用諧振的方式為EMAT發射探頭提供自起點至最大幅值、以等差數列的形式分布的激勵電流。但該裝置無法為EMAT發射探頭提供任意波形激勵信號。
[0006]因此，現有的能驅動電磁超聲換能器的激勵裝置難以產生大功率的任意波形激勵信號。
【發明內容】
[0007]本發明實施例提供了一種用于電磁超聲導波激勵信號生成的線性功率放大裝置，以提供滿足能驅動電磁超聲導波換能器要求的大功率任意波形激勵信號。該激勵裝置包括:多級驅動模塊以及多個線性放大模塊，其中，多級驅動模塊中第一級驅動模塊的輸入端輸入信號源輸出的任意波形形狀的信號，多級所述驅動模塊用于逐級提高任意波形信號的輸出功率，并產生多路輸出功率提高后的任意波形信號；多個線性放大模塊中各線性放大模塊的輸出端并聯，多個線性放大模塊中每個線性放大模塊的輸入端接收所述多路輸出功率提高后的任意波形信號中的一路信號，多路輸出功率提高后的任意波形信號中的一路信號至少輸入至多個線性放大模塊中的一個線性放大模塊，每個線性放大模塊用于對輸入的任意波形信號進行線性放大，并在輸出端輸出線性放大后的任意波形形狀的信號，多個線性放大模塊輸出的線性放大后的任意波形形狀的信號進行功率合成以生成激勵信號。
[0008]在一個實施例中，多級所述驅動模塊中的第一級驅動模塊包括一個用于提高信號輸出功率的第一線性放大電路，多級所述驅動模塊中的其他級驅動模塊包括多個用于提高信號輸出功率的第二線性放大電路，第一線性放大電路的輸入端輸入信號源輸出的任意波形形狀的信號，第一線性放大電路的輸出端連接下一級驅動模塊中的每個第二線性放大電路的輸入端。
[0009]在一個實施例中，多級所述驅動模塊包括第一級驅動模塊和第二級驅動模塊，所述第一級驅動模塊包括一個第一線性放大電路，所述第二級驅動模塊包括三個第二線性放大電路，該三個第二線性放大電路的輸入端均連接所述第一線性放大電路的輸出端，該三個第二線性放大電路的輸出端分別輸出一路輸出功率提高后的任意波形信號。
[0010]在一個實施例中，所述第一線性放大電路，包括:第一 N溝道絕緣柵型場效應管、第一電源、第一電阻、第二電阻、第一電感、第三電阻、第四電阻、第一電容以及第五電阻，其中，所述第一電源的輸出端連接所述第一電阻的第一端，所述第一電阻的第二端連接所述第二電阻的第一端，所述第二電阻的第二端連接地平面；所述第一電源的輸出端連接所述第一電感的第一端，所述第一電感的第二端連接所述第三電阻的第一端，所述第三電阻的第二端連接所述第一 N溝道絕緣柵型場效應管的漏極；所述第一 N溝道絕緣柵型場效應管的源極連接所述第四電阻的第一端，所述第四電阻的第二端連接所述地平面，所述第一 N溝道絕緣柵型場效應管的源極為所述第一線性放大電路的輸出端；所述第一 N溝道絕緣柵型場效應管的柵極連接所述第五電阻的第二端、所述第一電阻的第二端及所述第二電阻的第一端，所述第五電阻的第一端連接所述第一電容的第二端，所述第一電容的第一端連接所述任意波形發生模塊的輸出端。
[0011 ] 在一個實施例中，所述第二線性放大電路，包括:第二 N溝道絕緣柵型場效應管、第二電源、第六電阻、第二電感、第七電阻以及第八電阻，其中，所述第二 N溝道絕緣柵型場效應管的柵極連接所述第六電阻的第二端，所述第六電阻的第一端為所述第二線性放大電路的輸入端；所述第二電源的輸出端連接所述第二電感的第一端，所述第二電感的第二端連接所述第七電阻的第一端，所述第七電阻的第二端連接所述第二 N溝道絕緣柵型場效應管的漏極；所述第二 N溝道絕緣柵型場效應管的源極連接所述第八電阻的第一端，所述第八電阻的第二端連接地平面，所述第二 N溝道絕緣柵型場效應管的源極為所述第二線性放大電路的輸出端。
[0012]在一個實施例中，所述線性放大模塊，包括:第三N溝道絕緣柵型場效應管、第三電源、第九電阻、第三電感、第十電阻、第十一電阻，其中，所述第三N溝道絕緣柵型場效應管的柵極連接所述第九電阻的第二端，所述第九電阻的第一端為所述線性放大模塊的輸入端；所述第三N溝道絕緣柵型場效應管的漏極連接所述第十電阻的第一端，所述第十電阻的第二端連接所述第三電感的第一端，所述第三電感的第二端連接所述第三電源，所述第三N溝道絕緣柵型場效應管的漏極為所述線性放大模塊的輸出端；所述第三N溝道絕緣柵型場效應管的源極連接所述第十一電阻的第一端，所述第十一電阻的第二端連接地平面。
[0013]在一個實施例中，還包括:電容，所述電容的第一端并聯多個線性放大模塊的輸出端，所述電容的第二端連接電磁超聲導波換能器的輸入端。
[0014]在本發明實施例中，依次通過多級驅動模塊逐級提高信號源輸出的任意波形信號的功率，以增強輸出功率提高后的任意波形信號對線性放大模塊的驅動能力，可實現一路輸出功率提高后的任意波形信號對多個線性放大模塊的同時驅動；通過將多個線性放大模塊輸出的線性放大后的任意波形信號進行功率合成以生成激勵信號，可提高激勵信號的輸出功率，增強對電磁超聲導波換能器的驅動能力，使得該激勵信號為滿足能驅動電磁超聲導波換能器要求的大功率激勵信號，而且該大功率激勵信號的波形可以是任意的，