LM567在超聲波檢測中的應用介紹

發布時間：2021-11-03 20:36:14
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LM567在超聲波檢測中的應用介紹

超聲波檢測，也叫超聲檢測，是利用超聲波技術進行檢測工作的，是五種常規無損檢測方法的一種。無損檢測是在不損壞工件或原材料工作狀態的前提下，對被檢驗部件的表麵和內部質量進行檢查的一種檢測手段，Nondestructive Testing。當今國內有關的超聲波檢測標準為JB/T4730.3，GB/T11345-1989，CB/T3559-2011等，JB/T4730.3為一個比較綜合性的標準，而後麵兩個標準為焊縫檢測標準，還有其它的的鋼板，鑄鍛件等檢測標準，使用者可根據需要進行相應的查詢。

由於超聲波檢測一般采用LM1812，雖效果較好，但價格較貴，且要用到電感等易引入幹擾的元件。用作測距的聲波其波長一般在40kHz左右，正好落在LM567可捕捉的範圍內，因此完全可用它作為超聲波檢測集成電路。下麵將介紹基於LM567的超聲波檢測設計。

1.LM567內部功能

LM567是一種常見的低價解碼集成電路，其內部結構如圖1所示。LM567內部包含了兩個鑒相器、放大器、電壓控製振蕩器VCO等單元。其典型的應用電路如圖2所示。鎖相環路輸出信號由電壓控製振蕩器VCO產生，電壓控製振蕩器的自由振蕩頻率(即無外加控製電壓時的振蕩頻率)與腳5、6外接定時元件R1C1的關係式為：f0≈1/1.1R1C1。

選用適當的定時元件，可使LM567的振蕩頻率在0.01Hz～500kHz內連續變化。腳1、2外接濾波電容C2、C3。LM567一般作為鎖相環路解碼器，即當從腳3輸入的信號的頻率在f0附近的帶寬BW範圍內時信號被捕捉到，從輸出腳8輸出低電平(未捕捉時為高電平)。帶寬BW可由下式計算：

式中，ui為輸入信號的有效值(rms)，ui《200mV。C2為濾波電容(單位為iF)，調節它可調節帶寬。

圖1 LM567內部結構框圖

圖2 典型應用電路

實際上，由上式計算得出的並不是環路帶寬BW的實際值，而是環路帶寬BW與環路中心頻率f0的百分比，其值再乘上100%才是鎖相環路的實際捕獲帶寬。對輸入信號的要求是ui》20mV，上式是圖3所示。可見ui》200mV時帶寬僅由f0與C2的積決定。

圖3 帶寬與輸入電壓及C2的關係

2.基於LM567的超聲波檢測

圖4是超聲波測距電路。單片機從P1.7發出約40kHz的方波，經三極管T後從超聲波發射頭發出超聲波，同時單片機內的定時器開始定時;超聲波碰到液麵後反射回來被接收頭接收;經過兩級運放A1、A2放大後送到LM567的輸入端(腳3);LM567捕捉到超聲波後輸出低電平，此負跳變可作為中斷輸入引起單片機中斷，定時器停止定時，定時器定時時間即為超聲波從發射到接收的時間t;單片機計算出距離：h1=vt/2，其中v為超聲波在空氣中的波速。

圖4 用LM567檢測超聲波的測距電路圖

LM567存在著輸出延時，LM567的最大輸出延時與帶寬的關係如圖5所示，可見最大延時在27個以上超聲波周期之間，本設計中延時選定為27個超聲波周期。延時並不影響測量，在測量程序設計時可將它減去，但要求延時較固定。由圖3、5可知為使延時比較固定，就要求有較固定的捕捉帶寬，這就要求運放要有足夠大的放大倍數，以使輸入信號足夠大。但輸入LM567的信號又不能太大，否則易引入幹擾信號造成LM567輸出不穩定。本設計中運放的總放大倍數小於200;帶寬BW為5%左右。