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功率放大器驱动超声波探头测试方案

 发布时间:2021-01-14 点击量:310
  随着科技的不断发展,人们研究的对象已经深入到微观领域。超声波探头主要材料有压电晶体(电致伸缩)及镍铁铝合金(磁致伸缩)两类,电致伸缩的材料有锆钛酸铅(PZT)等。针对市场上常规信号源输出电压低,带负载能力弱,无法驱动超声波探头、换能器等大功率容性负载的实际问题。
 
  超声波探头驱动原理:
 
  超声波探头,主要利用石英等压电晶体的逆压电效应来完成电能到超声波机械振动的转换(即超声波的发射),利用压电晶体的压电效应来完成超声波机械振动到电能的转换(即超声波的接受),因此又可将其称为超声波发生器或超声波接收器,是超声波检测的一重要组成部分,也是影响检测结果的一重要结构。
 
  超声波探头根据其所完成功能的不同分为发射探头和接收探头,其中,发射探头主要利用压电晶体的逆压电效应来发射超声波,当高频电压作用于晶片(超声波探头的关键部件,是一个具有压电效应的晶体薄片)上时,压电晶体受激励以相同的频率在相邻介质中传播超声波,完成电能到机械振动的转换。而接受探头主要利用压电晶体的压电效应来接受超声波,当超声波在不同介质中传播时,在介质的交界面处发生反射,反射后的超声波作用于压电晶体上,便产生与机械振动频率相同的电能,完成机械振动到电能的转换。
 
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  信号发生器输出电压峰峰值一般是在20Vp-p,通过连接功率放大器大可输出电压160Vp-p(±80V),电流2Arms,带宽(-3dB)DC~1MHz,压摆率400V/μs,输入为BNC接口,输入电阻50Ω、5kΩ两档可选,完美匹配高低内阻信号源。电压增益数控0~50倍可调,具体分为粗调(1step)和细调(0.1 step)两种。结合液晶面板增益的显示,能够快速调整至需要的电压值。
 
  与传统器件相比,超声波探头的驱动有着特殊的要求,一般要求驱动电源输出频率在20kHz—1MHHz。另外,为了充分利用可通过频率、相位和幅值改变压电片完成电能到机械振动的转换,要求驱动的电压和功率需可调,并可输出大功率进行驱动。Aigtek基于对功率放大器多年的测试研究,ATA4012作为双极性高压驱动电源能很好地实现所需要的功能。
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