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功率放大器驅(qū)動超聲波探頭測試
超聲導(dǎo)波檢測方法不同于常規(guī)超聲檢測，它的優(yōu)點就是可以實現(xiàn)快速、大范圍檢測，而不是逐點檢測，同時為較精確定位缺陷，必須在試驗中確保檢測數(shù)據(jù)的精度。因此在構(gòu)建檢測平臺上，針對超聲導(dǎo)波的特殊性(如所選激勵信號的特殊性，壓電陶瓷換能器選取的特殊性等)，建立了超聲導(dǎo)波檢測平臺，如圖所示：
超聲波換能器是一種能把高頻電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置。功率放大器高頻驅(qū)動容性阻性的負(fù)載換能器時，它的功能是將輸入的電功率轉(zhuǎn)換成機(jī)械功率即超聲波再傳遞出去，而自身消耗很少的一部分功率。在驅(qū)動時需考慮功率、阻抗、頻率等各方面的因素。
功率放大器應(yīng)用于超聲波測試、壓電陶瓷、醫(yī)療超聲、 MEMS 實驗、水聲（換能器）磁性材料的磁化特性（B-H 曲線）測量以及等眾多領(lǐng)域。選擇功率放大器驅(qū)動換能器的主要指標(biāo)考慮輸出電壓、頻率、所需要輸出的功率、電阻等，Aigtek針對1 MHz的超聲波換能器驅(qū)動電路進(jìn)行了設(shè)計。
超聲波探頭驅(qū)動原理：
超聲波探頭，主要利用石英等壓電晶體的逆壓電效應(yīng)來完成電能到超聲波機(jī)械振動的轉(zhuǎn)換(即超聲波的發(fā)射)，利用壓電晶體的壓電效應(yīng)來完成超聲波機(jī)械振動到電能的轉(zhuǎn)換(即超聲波的接受)，因此又可將其稱為超聲波發(fā)生器或超聲波接收器，是超聲波檢測的一重要組成部分，也是影響檢測結(jié)果的一重要結(jié)構(gòu)。
超聲波探頭根據(jù)其所完成功能的不同分為發(fā)射探頭和接收探頭，其中，發(fā)射探頭主要利用壓電晶體的逆壓電效應(yīng)來發(fā)射超聲波，當(dāng)高頻電壓作用于晶片(超聲波探頭的關(guān)鍵部件，是一個具有壓電效應(yīng)的晶體薄片)上時，壓電晶體受激勵以相同的頻率在相鄰介質(zhì)中傳播超聲波，完成電能到機(jī)械振動的轉(zhuǎn)換。而接受探頭主要利用壓電晶體的壓電效應(yīng)來接受超聲波，當(dāng)超聲波在不同介質(zhì)中傳播時，在介質(zhì)的交界面處發(fā)生反射，反射后的超聲波作用于壓電晶體上，便產(chǎn)生與機(jī)械振動頻率相同的電能，完成機(jī)械振動到電能的轉(zhuǎn)換。
信號發(fā)生器輸出電壓峰峰值一般是在20Vp-p，通過連接功率放大器大可輸出電壓160Vp-p(±80V)，電流2Arms，帶寬（-3dB）DC~1MHz，壓擺率500V/μs，輸入為BNC接口，輸入電阻50Ω、5kΩ兩檔可選，完美匹配高低內(nèi)阻信號源。電壓增益數(shù)控0~50倍可調(diào)，具體分為粗調(diào)（1step）和細(xì)調(diào)（0.1 step）兩種。結(jié)合液晶面板增益的顯示，能夠快速調(diào)整至需要的電壓值。
與傳統(tǒng)器件相比,超聲波探頭的驅(qū)動有著特殊的要求,一般要求驅(qū)動電源輸出頻率在20kHz—1MHHz。另外,為了充分利用可通過頻率、相位和幅值改變壓電片完成電能到機(jī)械振動的轉(zhuǎn)換，要求驅(qū)動的電壓和功率需可調(diào)，并可輸出大功率進(jìn)行驅(qū)動。Aigtek基于對功率放大器多年的測試研究,ATA4012作為雙極性高壓驅(qū)動電源能很好地實現(xiàn)所需要的功能。