一文看懂超聲換能器電參數(shù)測試要點(diǎn)

摘要：超聲行業(yè)與電子行業(yè)息息相關(guān)，其核心器件換能器的好壞，直接決定了超聲產(chǎn)品的性能。換能器頻率較高，如何準(zhǔn)確測試換能器的功率、效率，一直是行業(yè)難點(diǎn)。本文將為您提供優(yōu)質(zhì)解決方案。

一、超聲換能器

超聲換能器是一種將電磁能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能(聲能)的裝置。廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、探傷、海洋探測等眾多行業(yè)。超聲診斷中，首先必須向被測物發(fā)射超聲波，然后接收被測物信息的反射回波。起信息轉(zhuǎn)換作用的是超聲換能器，由它完成一種電-聲和聲-電轉(zhuǎn)換，換能器的性能狀況直接關(guān)系著超聲設(shè)備的性能。

超聲換能器的功率、電聲效率是衡量其性能的重要指標(biāo)，其工作頻率常見的有： 15KHz、 20KHz 、28KHz、 35KHz、 40KHz 、55KHz 、70KHz等，高頻功率測試一直是困擾電子行業(yè)的難點(diǎn)。

二、高頻功率測試

超聲換能高頻功率測試首先需要有高帶寬，高精度的功率測試儀器。PA8000功率分析儀，精度高達(dá)0.01%，帶寬最高可達(dá)5MHz，并采用了幅頻響應(yīng)自動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)，能夠明顯改善整個(gè)測量頻率范圍內(nèi)的幅頻響應(yīng)曲線，即使是在測量高頻信號時(shí)，也能保證高精度測量。適用于大部分超聲換能器件測試。

圖1 PA8000幅頻響應(yīng)曲線示意圖

三、瞬態(tài)最大功率分析

對于超聲器械，尤其是醫(yī)療超聲產(chǎn)品，其作用對象一般為皮膚器官等非均勻介質(zhì)。硬度，密度等都不相同，所以功率是在動(dòng)態(tài)變化的。這就要求測試設(shè)備的更新率要盡可能快，分析出瞬態(tài)功率變化曲線。這樣才能準(zhǔn)確評估超聲器械的工作功率的最大值。

PA8000采用大規(guī)模數(shù)據(jù)處理技術(shù)，數(shù)據(jù)更新率最快可達(dá)1ms，每秒鐘1000個(gè)功率點(diǎn)繪制出的瞬態(tài)功率曲線，能夠準(zhǔn)確評估被測物的功率變化特性。

圖2 1ms更新率與10ms更新率對比

四、高頻相位補(bǔ)償

對于超聲換能器這種幾十kHz的高頻信號，延時(shí)對效率的影響非常大，實(shí)際測試時(shí)，ns的延時(shí)就可能會造成效率誤差在1%級別。這就要求測試儀器需要有延時(shí)校正功能，將儀器本身以及使用外部傳感器時(shí)引入的延時(shí)進(jìn)行校正。

PA8000功率分析儀支持延時(shí)校正功能，可以手動(dòng)將延時(shí)數(shù)據(jù)輸入到儀器中進(jìn)行校正，保證高頻測試精度。并提供傳感器相位校準(zhǔn)服務(wù)，ZLG致遠(yuǎn)電子與國內(nèi)檢測機(jī)構(gòu)有多年合作，熟悉整套校準(zhǔn)流程，可提供整套高頻測試方案。

圖3 延時(shí)校準(zhǔn)報(bào)告截圖

隨著超聲技術(shù)、SiC、GaN等新材料的廣泛應(yīng)用，高頻測試的需求越來越多。但是研究高頻信號對于測試設(shè)備的要求非常高。致遠(yuǎn)電子PA8000功率分析儀、示波記錄儀等產(chǎn)品已在高頻測試領(lǐng)域有了深厚積累和眾多成功案例，助力電力電子技術(shù)的革新突破。