[发明专利]一种应用于中药提取的超声波声强检测电路

摘要

本发明公开了一种应用于中药提取的超声波声强检测电路。本发明主要包括选频及放大、多频信号检测控制、全波整流及滤波和温度补偿四个模块，本发明首先由压电陶瓷传感器将负载的振动转换成交流信号，在控制器的作用下经过选频放大模块选择要测量的频率F，再经过全波整流和滤波将交流信号变成直流信号，最后再经过温度补偿得到预处理电压，待后续采集和处理得到一个电压值U，根据声强计算公式W＝P*F*U2从而可计算得到所要测量的声强值。本发明可测量多频段信号，可扩展性好，最多支持八路频段超声波声强的同时测量，采用模拟开关和控制器的搭配兼容性好、适用性强。温度补偿电路设计巧妙，成本低廉，参数设计灵活。

主权项

一种应用于中药提取的超声波声强检测电路，其特征在于：包括选频及放大模块、多频信号检测控制模块、全波整流及滤波模块和温度补偿模块；所述的选频及放大模块包括信号输入端Vin、第一二极管D1、第二二极管D2、第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第四电感L4、第五电感L5、第六电感L6、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、第六电容C6、第七电容Co1、第八电容Co2、第九电容Co3、第十电容Co4、第十一电容Co5、第十二电容Co6、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、模拟开关U1和第一运算放大器U2A；模拟开关U1的型号为CD4051、第一运算放大器U2A的型号为LF353；信号输入端Vin与第一二极管D1的阳极、第二二极管D2的阴极、第一电感L1的一端、第七电容Co1的一端、第四电感L4的一端和第十电容Co4的一端连接；第一二极管D1的阴极接+5V电源；第二二极管D2的阳极接‑5V电源；第一电容C1的一端与第一电感L1的另一端连接；第一电容C1的另一端与第一电阻R1的一端连接；第三电感L3的一端与第二电感L2的一端、第八电容Co2的一端、第九电容Co3的一端、第一电阻R1的另一端和第七电容Co1的另一端连接；第二电容C2的一端与第二电感L2的另一端连接；第二电容C2的另一端与第二电阻R2的一端连接；第二电阻R2的另一端与第八电容Co2的另一端连接并接GND；第三电容C3的一端与第三电感L3的另一端连接；第三电容C3的另一端与第三电阻R3的一端连接；第三电阻R3的另一端与第九电容Co3的另一端、模拟开关U1的第13号引脚连接；第四电容C4的一端与第四电感L4的另一端连接；第四电容C4的另一端与第四电阻R4的一端连接；第六电感L6的一端与第五电感L5的一端、第十一电容Co5的一端、第十二电容Co6的一端、第四电阻R4的另一端和第十电容Co4的另一端连接；第五电容C5的一端与第五电感L5的另一端连接；第五电容C5的另一端与第五电阻R5的一端连接；第五电阻R5的另一端与第十一电容Co5的另一端连接并接GND；第六电容C6的一端与第六电感L6的另一端连接；第六电容C6的另一端与第六电阻R6的一端连接；第六电阻R6的另一端与第十二电容Co6的另一端、模拟开关U1的第14号引脚连接；模拟开关U1的第1、2、4、5、12、15号引脚与GND连接；模拟开关U1的第6号引脚与网络节点INH连接作为控制端INH；模拟开关U1的第7号引脚接‑5V电源；模拟开关U1的第8号引脚与GND连接；模拟开关U1的第9号引脚与网络节点C连接作为控制端C；模拟开关U1的第10号引脚与网络节点B连接作为控制端B；U1的第11号引脚与网络节点A连接作为控制端A；模拟开关U1的第16号引脚接+5V电源；模拟开关U1的第3号引脚与第一运算放大器U2A的第3号引脚连接；第八电阻R8的一端与第一运算放大器U2A的第2号引脚和第七电阻R7的一端连接；第七电阻R7的另一端与GND连接；第一运算放大器U2A的第8号引脚接+5V电源；第一运算放大器U2A的第4号引脚接‑5V电源；第一运算放大器U2A的第1号引脚与网络节点Vout1和第八电阻R8的另一端连接；所述的多频信号检测控制模块包括一个ARM内核控制器(STM32F103C6T6)U3、第十三电容C12、第十四电容C13、第十五电容C14、第十六电容C15、第十七电容C16、第十四电阻R14、第十五电阻R15、晶振Y；晶振Y的一端与第十三电容C12的一端和控制器U3的第5号引脚连接；晶振Y的另一端与第十四电容C13的一端和控制器U3的第6号引脚连接；第十三电容C12的另一端与第十四电容C13的另一端和GND连接；第十四电阻R14的一端与控制器U3的第44号引脚连接；第十五电容C14的一端与控制器U3的第7号引脚连接；第十四电阻R14的另一端与第十五电容C14的另一端和GND连接；第十六电容C15的一端与第十七电容C16的一端、控制器U3的第24、36、48号引脚和+3.3V连接；第十六电容C15的另一端与第十七电容C16的另一端和GND连接；控制器U3的第8、23、35、47号引脚与GND连接；第十五电阻R15的一端与U3的第20号引脚连接；第十五电阻R15的另一端与GND连接；控制器U3的第11号引脚与网络节点INH连接；控制器U3的第12号引脚与网络节点A连接；控制器U3的第13号引脚与网络节点B连接；控制器U3的第14号引脚与网络节点C连接；控制器U3的1脚、3脚、4脚、10脚、15脚、16脚、17脚、18脚、19脚、21脚、22脚、23脚、24脚、25脚、26脚、27脚、28脚、29脚、30脚、31脚、32脚、33脚、34脚、37脚、38脚、39脚、40脚、41脚、42脚、43脚、45脚全部悬空不接；所述的全波整流及滤波模块包括第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第三二极管D3、第四二极管D4、第十八电容C9、第十九电容C10、第二十电容C11、可调电感Lw、第二运算放大器U4A、第三运算放大器U4B；网络节点Vout1与第九电阻R9的一端和第十电阻R10的一端连接；第十一电阻R11的一端与第九电阻R9的另一端、第三二极管D3的阴极和第二运算放大器U4A的第2号引脚连接；第十一电阻R11的另一端与第十二电阻R12的一端和第四二极管D4的阳极连接；第三二极管D3的阳极与第四二极管D4的阴极和第二运算放大器U4A的第1号引脚连接；第十八电容C9的一端与GND连接；第十八电容C9的另一端与+5V和第二运算放大器U4A的第8号引脚连接；第二运算放大器U4A的第4号引脚与‑5V连接；第二运算放大器U4A的第3号引脚与GND连接；第十三电阻R13的一端与第十电阻R10的另一端、第十二电阻R12的另一端和第三运算放大器U4B的第6号引脚连接；第十三电阻R13的另一端与第二十电容C11的一端、网络节点Vout2和第三运算放大器U4B的第7号引脚连接；第十九电容C10的一端与GND连接；第十九电容C10的另一端与+5V和第三运算放大器U4B的第8号引脚连接；第三运算放大器U4B的第4号引脚与‑5V连接；第二运算放大器U4B的第5号引脚与GND连接；第二十电容C11的另一端与可变电感Lw的一端连接；可变电感Lw的另一端与GND连接；所述的温度补偿模块包括第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、可调电阻Rw、铂热电阻Rt、第四运算放大器U5A；第十六电阻R16的一端与网络节点Vout2连接；第十六电阻R16的另一端与第十七电阻R17的一端和第四运算放大器U5A的第3号引脚连接；可调电阻Rw的一端与第十八电阻R18的一端连接；可调电阻Rw的另一端与铂热电阻Rt的一端和第四运算放大器U5A的第2号引脚连接；铂热电阻Rt的另一端与第四运算放大器U5A的第1号引脚和信号输出端Vout连接；第十七电阻R17的另一端与GND连接；第十八电阻R18的另一端与GND连接；第四运算放大器U5A的第4号引脚与GND连接；第四运算放大器U5A的第8号引脚与+5V连接。