一文看懂超声换能器电参数测试要点

超声换能器

超声换能器是一种将电磁能转化为机械能(声能)的装置。广泛应用于医疗、探伤、海洋探测等众多行业。超声诊断中,首先必须向被测物发射超声波,然后接收被测物信息的反射回波。起信息转换作用的是超声换能器,由它完成一种电-声和声-电转换,换能器的性能状况直接关系着超声设备的性能。

超声换能器的功率、电声效率是衡量其性能的重要指标,其工作频率常见的有: 15KHz、 20KHz 、28KHz、 35KHz、 40KHz 、55KHz 、70KHz等,高频功率测试一直是困扰电子行业的难点。

高频功率测试

超声换能高频功率测试首先需要有高带宽,高精度的功率测试仪器。PA8000功率分析仪,精度高达0.01%,带宽最高可达5MHz,并采用了幅频响应自动补偿技术,能够明显改善整个测量频率范围内的幅频响应曲线,即使是在测量高频信号时,也能保证高精度测量。适用于大部分超声换能器件测试。

图1  PA8000幅频响应曲线示意图

瞬态最大功率分析

对于超声器械,尤其是医疗超声乐动官方在线入口,其作用对象一般为皮肤器官等非均匀介质。硬度,密度等都不相同,所以功率是在动态变化的。这就要求测试设备的更新率要尽可能快,分析出瞬态功率变化曲线。这样才能准确评估超声器械的工作功率的最大值。

PA8000采用大规模数据处理技术,数据更新率最快可达1ms,每秒钟1000个功率点绘制出的瞬态功率曲线,能够准确评估被测物的功率变化特性。

图2  1ms更新率与10ms更新率对比

高频相位补偿

对于超声换能器这种几十kHz的高频信号,延时对效率的影响非常大,实际测试时,ns的延时就可能会造成效率误差在1%级别。这就要求测试仪器需要有延时校正功能,将仪器本身以及使用外部传感器时引入的延时进行校正。

PA8000功率分析仪支持延时校正功能,可以手动将延时数据输入到仪器中进行校正,保证高频测试精度。并提供传感器相位校准服务,ZLG致远电子与国内检测机构有多年合作,熟悉整套校准流程,可提供整套高频测试方案。

图3  延时校准报告截图

总结:随着超声技术、SiC、GaN等新材料的广泛应用,高频测试的需求越来越多。但是研究高频信号对于测试设备的要求非常高。致远电子PA8000功率分析仪、示波记录仪等乐动官方在线入口已在高频测试领域有了深厚积累和众多成功案例,助力电力电子技术的革新突破。