一文看懂超声换能器电参数测试要点

2020-07-10 14:03

超声行业与电子行业息息相关，其核心器件换能器的好坏，直接决定了超声产品的性能。换能器频率较高，如何准确测试换能器的功率、效率，一直是行业难点。本文将为您提供优质解决方案。

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，尤其是医疗超声产品，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、示波记录仪等产品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。

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