引 言

隨著科技的進步，無損檢測技術越來越多地被應用于實 際生產和生活中。而超聲波技術是無損檢測技術中極具優(yōu)勢的 一種，因為超聲波具有定向性好、能量集中，在傳輸過程中衰 減較小，反射能力較強等特點，不受光線、被測物顏色等的影響， 在惡劣環(huán)境下具有一定的適應能力。本文設計了一款超聲波信 號處理濾波電路，該電路主要應用于 1～2 MHz 超聲波信號 處理，并利用 Multisim 軟件對電路特性進行了仿真。

1 濾波電路原理圖設計及仿真結果

1.1 濾波電路設計

多路負反饋二階有源帶通濾波器使用單個通用運算放大 器（通用運放）接成單電源供電模式，易于實現(xiàn)，濾波電路如 圖 1 所示。

該電路的上限截止頻率和下限截止頻率可以非常近，具 有很強的頻率選擇性。

令 C1=C2=C，Req 是 R1 和 R2 并聯(lián)的值。品質因數(shù) Q 等于 中心頻率除以帶寬 ：

Q=fc/BW （1）

由式（1）可以看出，通過使 R3 的值遠大于 Req 來獲得較 大的 Q 值。Q 值越大，頻率選擇性越好，帶寬越?。环粗嗳?。

令中心頻率為 fc，計算公式如下：

中心角頻率 ：

1.2 電路仿真結果

本文所設計的帶通濾波電路可以通過的頻率范圍為 550 kHz～2.2 MHz，其中在 f=1.1 MHz 時增益最大，可達到 25 dB 左右，而對此頻率范圍外的其他信號抑制都較為明顯。 由于在現(xiàn)實生產和工作中，水下超聲和管道超聲波應用的頻率 范圍大多為 1～2 MHz，因此該電路非常適合于水下超聲和管 道超聲信號的濾波。

帶通濾波電路波特圖如圖 2 所示。 帶通濾波電路對 1 MHz 信號的濾波效果如圖 3 所示，帶 有三角標號的為電路的輸出信號，另一信號為電路的輸入信號。 圖中下方為示波器的相關參數(shù)。由圖可知，輸入信號幅值范 圍為±200 mV，輸出信號幅值范圍為±1.98 V，增益大致為 20 dB，與波特圖的相關結果較為吻合。

2 結 語

本文設計的超聲波濾波電路具有非常窄的帶寬，在 550 kHz～2.2 MHz 頻率范圍內的增益較為明顯。文中對電路進行了理論分析和計算，利用 Multisim 軟件進行仿真，并通 過仿真結果驗證了電路設計的合理性。此外，該電路可很好 地應用于水下超聲和管道超聲波測量中，對水下超聲和管道 超聲波信號的處理具有很大的益處。