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超聲功率測(cè)量?jī)x如何避開(kāi)示波器靈敏設(shè)置的探頭

更新時(shí)間:2022-12-27      點(diǎn)擊次數(shù):1453
  超聲功率測(cè)量?jī)x運(yùn)用的是壓電陶瓷的正壓電特性,即壓電效應(yīng)。當(dāng)我們對(duì)壓電陶瓷施加一個(gè)作用力時(shí),它就能將該作用力轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。在同樣條件下,作用力越強(qiáng),電壓越高。若該作用力的大小以一定的周期變化,則壓電陶瓷就輸出一個(gè)同頻率的交流電壓信號(hào)。由于空化作用和其他干擾,實(shí)際的電壓波形是一個(gè)主波和許多次波的疊加。要了解聲場(chǎng)的實(shí)際作用波形,建議用頻譜分析儀或示波器觀察。
 
  連接:探測(cè)儀的輸出端請(qǐng)接通用的交流微伏表或交流毫伏表INPUT端,儀表量程一般可設(shè)定在300mv或3v。OUTPUT端輸出超聲波的實(shí)際波型狀態(tài)。如有必要,可外接示波器或頻譜分析儀觀察。探棒頭部是超聲波的敏感區(qū)域。
 
  測(cè)量:手握探棒手柄,將探棒頭部插入到待測(cè)區(qū)域,同時(shí)看探測(cè)儀的輸出,此電壓值V即代表了該測(cè)量區(qū)域的超聲波強(qiáng)度。若電壓表的量程不合適,請(qǐng)隨時(shí)調(diào)整。
 
  選擇超聲功率測(cè)量?jī)x避開(kāi)示波器靈敏設(shè)置的探頭
 
  (1)通過(guò)計(jì)算機(jī)平均值提高測(cè)量分辨率
 
  在某些超聲功率測(cè)量?jī)x應(yīng)用中,您需要測(cè)量較大的動(dòng)態(tài)范圍值和精細(xì)的分辨率,以測(cè)量參數(shù)中的微小變化。除了高分辨率數(shù)字轉(zhuǎn)換器,您還可以使用其他采集方法來(lái)降低隨機(jī)噪聲并增加測(cè)量的有效動(dòng)態(tài)范圍,例如平均計(jì)算和高分辨率采集。求平均值法要求測(cè)量信號(hào)必須是重復(fù)信號(hào)。該算法計(jì)算在每個(gè)時(shí)間段內(nèi)多次收集的點(diǎn)的平均值。這減少了隨機(jī)噪音,并為您提供更高的垂直分辨率。
 
  垂直分辨率每增加一位,需要計(jì)算多少平均值?答案是每計(jì)算4個(gè)采樣平均值,便可將垂直分辨率增加1位。
 
  (2)利用高分辨率采集提高測(cè)量分辨率
 
  降低噪聲的第二種方法是高分辨率模式,它不要求被測(cè)信號(hào)必須是重復(fù)信號(hào)。但是,與平均模式一樣,高分辨率模式只能實(shí)現(xiàn)12位的垂直分辨率。
 
  高分辨率模式是對(duì)同時(shí)收集的連續(xù)點(diǎn)進(jìn)行平均,而不是對(duì)在一定時(shí)間內(nèi)多次收集的點(diǎn)進(jìn)行平均。在高分辨率模式下,您不能像在平均模式下那樣直接控制平均數(shù)。垂直分辨率增加的位數(shù)由示波器的時(shí)間/格設(shè)置決定。
 
  在較慢的時(shí)基范圍內(nèi)工作時(shí),示波器連續(xù)過(guò)濾連續(xù)的數(shù)據(jù)點(diǎn),并在顯示屏上顯示過(guò)濾結(jié)果。增加屏幕上數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)深度也將增加用于平均計(jì)算的點(diǎn)數(shù)。在高分辨率模式下,掃描速度越快,屏幕上捕獲的點(diǎn)數(shù)越少,因此效果越差。相反,掃描速度越慢,在屏幕上捕獲的點(diǎn)越多,效果越顯著。
 
  (3)利用交流耦合去除直流偏置
 
  如果你關(guān)注的是信號(hào)的紋波,你可能不會(huì)注意到它的DC偏差。通常,與電源電壓相比,紋波和噪聲非常小。如果你使用示波器的動(dòng)態(tài)范圍來(lái)定量測(cè)量這個(gè)偏移,當(dāng)你遇到較小的信號(hào)細(xì)節(jié)時(shí),你可能無(wú)法進(jìn)行深入分析。將示波器的耦合設(shè)置為“交流”可以消除測(cè)量結(jié)果中的直流偏壓,從而大限度地提高測(cè)量的線性度和動(dòng)態(tài)范圍。
 
  (4)使用示波器和探頭限制帶寬
 
  雖然這種降低噪聲和增加動(dòng)態(tài)范圍的方法簡(jiǎn)單,但經(jīng)常被忽略。功率信號(hào)的內(nèi)容通常遠(yuǎn)低于示波器的標(biāo)稱帶寬(kHz至數(shù)十兆赫)。超額帶寬不會(huì)傳輸任何信號(hào)信息,這只會(huì)給測(cè)量帶來(lái)額外的噪聲。
 
  大多數(shù)示波器使用專用的硬件濾波器來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題--通常是20到25MHz的低通濾波器。硬件濾波器與軟件濾波器相比的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它不影響示波器的更新速率。
 
  另一個(gè)解決方案是使用探針來(lái)限制帶寬。測(cè)量鏈的帶寬受其弱環(huán)節(jié)的限制。這個(gè)500MHz的示波器配備了一個(gè)10MHz的探頭,它的帶寬將是10MHz。它提供各種無(wú)源和有源電流和差分探頭,并且始終有一個(gè)帶寬適合您的特定測(cè)量的探頭。
 
  (5)差分探頭進(jìn)行安全且精準(zhǔn)的浮置測(cè)量
 
  示波器探頭上的接地引線通過(guò)BNC連接器的外殼連接到機(jī)箱。出于安全原因,示波器的機(jī)箱通過(guò)電源線的接地插頭連接到接地基準(zhǔn)。示波器和電源之間的不同接地模式可能相互沖突。許多要測(cè)量的信號(hào)是基于電勢(shì)而不是接地(浮動(dòng))。電源設(shè)計(jì)人員使用各種方法來(lái)克服這種測(cè)量限制。
 
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