1.导言
现代渔业首要使用探鱼器来勘探水下鱼类资源的散布，进步捕鱼业的产值。探鱼器使用的便是超声波勘探的原理，由超声波探头依据需求发射出相应频率的超声波，超声波在遇到水中不同障碍物后反射回来，被探头接纳。依据对反射数据的剖析，终究得到该水域的信息。跟着探鱼器的开展，为了勘探更多更详细的水域信息，大视点多频率勘探为了开展的趋势。所以添加超声波勘探视点一般有两种方法，单探头的机械回扫勘探和多个探头勘探。因为单探头的机械回扫电路规划杂乱，且勘探距离遭到机械回扫速度的约束，所以一般选用多探头的方法。传统多探头接纳电路由多个独立的单探头接纳电路组成，且只能接纳一种频率的超声波，硬件体积巨大，本钱昂扬且功率低下。本文以三个双频探头为比如，规划了一种新的多探头双频超声波接纳电路。
2.全体电路概述
本规划选用了三个双频超声波探头分时切换接纳的新方法，接纳电路首要由前级扩大电路，开关切换电路，带通滤波电路和后级扩大电路四个部分组成。信号通过独立的前级扩大电路开端扩大信号后，由模仿开关组成的开关切换电路切换至所需的带通滤波电路进行滤波扩大，终究再经后级扩大电路扩大，转化为DSPIC芯片的AD模块合适的电压规模。
3.详细电路规划
3.1 前级扩大电路
前级扩大电路的功用是阻隔和开端扩大。因为超声波探头作业在收发一体的方法，所以接纳电路首先要通过一个阻隔电路。如图1所示，咱们选用两个反向并联的1N4148二极管D1、D2接地到达阻隔意图。当发射的时分，高压脉冲信号将直接通过二极管对地放电，二极管等效为短路，不会烧坏接纳电路。当探头接纳的时分，细小的信号无法使二极管导通，适当与断路，细小信号由后续接纳电路扩大接纳。
扩大部分选用9013三极管建立的共发射极扩大电路，R3、R5为负反应电阻，起到安稳BJT的偏置点的效果。扩大电路增益为：
令β=120,算得到gm约为0.03.此刻依据公式1可核算信号增益Av约等于61.6.
3.2 开关切换电路
开关切换电路由4066模仿开关组成，由DSPIC芯片引脚操控开关的开合。在发射电路发射超声波脉冲后，电路进入接纳形式。
芯片操控模仿开关选定即将接纳的是三个探头中的哪个，且接纳的超声波频率为多少，然后开端接纳。
模仿开关切换接纳这一立异方法，使得多个超声波探头同享一套后级扩大电路，因为后级出扩大电路的硬件本钱较高，该方法大大节省了电路本钱。途径切换原理如图2所示：
值得注意的是，模仿开关切换后需求一段时间电路才干从头安稳，所以在这段时间内不合适接纳信号。依据实践丈量，本接纳电路在开关切换后需求10毫秒才干从头安稳。
3.3 带通滤波电路
带通滤波电路是由运放构成的有源带通滤波器两级级联而成，单级且中心频率为76KHz的电路及其呼应曲线如图3所示：
中心频率0 f 为：
考虑到电阻和%&&&&&%的取值不能是恣意值，而应该是常用的值，所以规划出来的滤波器的中心频率跟预期的中心频率存在必定差错。依据公式2核算，当R0=R1取10K,R2取87K,C1=C2取100p的时分，电压最大增益为4.35,中心频率约为76.3KHz,带宽为36.6KHz.当R0=R1取3.3K,R2取38K,C1=C2取100p的时分，电压最大增益为5.76,中心频率约为201KHz,带宽为83.8KHz.因为两个中心频率的绝对差错均远小于各自带宽，所以以为上述电路参数取值是合理的。两级级联后中心频率不变，电压增益为单级的平方。
3.4 后级扩大电路
因为超声波接纳信号的改动起伏很大，从几个微伏到几个豪伏，为了充分使用芯片AD的电压规模，立异规划了以对数扩大器和运放组成的后级扩大电路，如图4所示。当输入信号弱时，它适当于一个线性扩大器，增益较大。当输入信号较强时，它变成对数扩大器，增益随输入信号的添加而减小。对数扩大器确保了超声波接纳电路有很宽的动态规模。通过AD8310对数扩大器，原先的高频信号转变为低频的原信号包络。
通过对数扩大器的信号输入给同相输入组态的运算扩大器，进行终究信号起伏调整。改动反应电阻的阻值，可以改动该扩大电路的增益，详细要求是终究输出到AD引脚的信号的最大起伏值应该略小于芯片AD的规模。因为DSP%&&&&&%芯片的AD规模为0-3.3V,在这里咱们调整反应电阻，使终究信号的最大起伏约为3V.
4.电路验证
电路的实测输出波形如图5所示，在电路接纳到弱小的反射信号的时分，超声波探头发生几个微伏的电压，经本电路扩大接纳后，输出电压起伏约为3V,略小于3.3V的AD规模，满意预先的规划要求。
5.结束语
本计划中立异规划了一种多探头双频超声波接纳电路，经试验验证，可以成功操控三个双频超声波探头正常作业。该电路本钱低，简略高效，并具有杰出的扩展性，为多探头多频率的超声波使用供给了一种新的可行计划。
