一種超聲功率測(cè)量方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)械振動(dòng)的測(cè)量領(lǐng)域，主要是指對(duì)超聲波信號(hào)進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的測(cè)量，更加具體地來(lái)講，尤其是涉及一種超聲功率測(cè)量方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]超聲波的聲功率測(cè)量很大程度上決定了超聲換能器的應(yīng)用范圍和應(yīng)用方式，并且作為超聲波的最重要指標(biāo)之一，超聲波的聲功率的測(cè)量也可以通過(guò)相應(yīng)的測(cè)量設(shè)備來(lái)予以快速實(shí)現(xiàn)。
[0003]現(xiàn)在的聲功率測(cè)量主要是采用超聲輻射力方法進(jìn)行檢測(cè)，為此，需要在超聲波的傳輸方向上放置一塊比超聲波口徑大的靶，使用微量天平檢測(cè)超聲換能器的聲波在目標(biāo)上產(chǎn)生的輻射壓力大小而確定超聲波的功率，基于這種原理進(jìn)行檢測(cè)的方式有兩種，吸收靶方式和反射靶方式。吸收靶方式的靶材料為超聲強(qiáng)吸收材料，它通過(guò)微量天平測(cè)量吸收超聲波產(chǎn)生的福射力確定換能器的聲功率，由于吸收產(chǎn)生的福射力不但決定于換能器本身發(fā)射的聲功率，也決定于靶的吸收系數(shù)，而目前靶材料的吸收系數(shù)難以控制，其隨環(huán)境和時(shí)間變化，這種方式測(cè)量的聲功率不但準(zhǔn)確度不高，而且數(shù)值也不穩(wěn)定。由于材料的反射系數(shù)比吸收系數(shù)容易控制，也相對(duì)穩(wěn)定，目前使用最多的檢測(cè)方式是反射靶方式，由于反射靶方式會(huì)將入射到靶上的超聲波反射回超聲換能器，使換能器發(fā)射的超聲波聲功率發(fā)生變化，不再是在自由空間輻射的聲功率，因此將影響測(cè)量的準(zhǔn)確性，為此，人們將平面反射靶改成尖錐靶，使反射波沿側(cè)面?zhèn)鞑?，從而避免干擾換能器的超聲波發(fā)射，然而，由于反射超聲波產(chǎn)生的輻射力與反射角有關(guān)，這種測(cè)量要求超聲波是沿軸線對(duì)稱的，而且使用時(shí)換能器的聲軸必須與靶的圓錐軸重合，由于一般換能器的聲場(chǎng)對(duì)稱性并不能保證，這種方式不但測(cè)量方法復(fù)雜，而且，測(cè)量準(zhǔn)確性也不高。
[0004]總的來(lái)講，現(xiàn)有的聲功率測(cè)量設(shè)備或產(chǎn)品，其在測(cè)量聲功率的方法上都存在著較大的誤差或不足，如何改進(jìn)現(xiàn)有聲功率測(cè)量方法或者測(cè)量設(shè)備使其具有更高的精確度就成了本技術(shù)領(lǐng)域人員亟待解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種超聲功率測(cè)量方法及裝置，用于解決現(xiàn)有連續(xù)超聲波聲功率測(cè)量中由于回波干擾而導(dǎo)致聲功率測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確的問(wèn)題。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供以下解決方案:
[0007]一種超聲功率測(cè)量方法，至少包括以下步驟:輸入一待測(cè)連續(xù)超聲波信號(hào)；將所述待測(cè)連續(xù)超聲波信號(hào)垂直通過(guò)一壓電轉(zhuǎn)換單元，并由所述壓電轉(zhuǎn)換單元對(duì)所述待測(cè)連續(xù)超聲波信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換并予以輸出一包括受到由壓電轉(zhuǎn)換單元反射形成回波干擾前后的并與所述連續(xù)超聲波信號(hào)對(duì)應(yīng)的壓電信號(hào)；接收所述壓電信號(hào)并獲取所述待測(cè)連續(xù)超聲波信號(hào)受回波干擾前所對(duì)應(yīng)的壓電信號(hào)的最大振幅值，并予以輸出；依據(jù)所述最大振幅值計(jì)算得到所述待測(cè)連續(xù)超聲波信號(hào)對(duì)應(yīng)的聲功率值，并予以輸出。
[0008]作為上述超聲功率測(cè)量方法的優(yōu)選方案，于輸出所述壓電信號(hào)步驟和依據(jù)所述壓電信號(hào)輸出所述最大振幅值步驟之間，還包括一對(duì)所述壓電信號(hào)進(jìn)行放大濾波的步驟。其中，所述放大濾波的步驟具體包括:接收壓電轉(zhuǎn)換單元輸出的壓電信號(hào)并將其進(jìn)行一次放大后予以輸出；對(duì)經(jīng)一次放大后輸出的壓電信號(hào)進(jìn)行濾波處理以濾除其中的噪聲干擾信號(hào)并予以輸出；將經(jīng)濾波處理輸出的壓電信號(hào)進(jìn)行二次放大，以輸出得到適于處理的模擬放大壓電信號(hào)。
[0009]另外，在上述超聲功率測(cè)量方法的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還提供了一種用于實(shí)現(xiàn)上述方法的超聲功率測(cè)量裝置，該超聲功率測(cè)量裝置至少包括:壓電轉(zhuǎn)換單元，用于供輸入的待測(cè)連續(xù)超聲波信號(hào)垂直通過(guò)并由所述壓電轉(zhuǎn)換單元對(duì)所述待測(cè)連續(xù)超聲波信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，且予以輸出一包括受到由壓電轉(zhuǎn)換單元反射形成回波干擾前后的并與所述連續(xù)超聲波信號(hào)對(duì)應(yīng)的壓電信號(hào)；計(jì)算處理單元，用于接收所述壓電信號(hào)并獲取所述待測(cè)連續(xù)超聲波信號(hào)受回波干擾前所對(duì)應(yīng)的壓電信號(hào)的最大振幅值，并依據(jù)所述最大振幅值計(jì)算得到所述待測(cè)連續(xù)超聲波信號(hào)對(duì)應(yīng)的聲功率值。
[0010]作為上述超聲功率測(cè)量裝置的優(yōu)選方案，還包括一預(yù)處理單元，用于接收所述壓電信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行濾波和放大處理，以輸出一適于處理的模擬放大壓電信號(hào)。其中，所述預(yù)處理但與具體包括:第一放大電路模塊，連接于所述壓電轉(zhuǎn)換單元，用于將所述壓電轉(zhuǎn)換單元高輸出阻抗轉(zhuǎn)換為低輸出阻抗，并將輸出的壓電信號(hào)進(jìn)行一次放大后予以輸出；濾波電路模塊，用于對(duì)經(jīng)一次放大后輸出的壓電信號(hào)進(jìn)行濾波處理以濾除其中的噪聲干擾信號(hào)并予以輸出；第二放大電路模塊，將經(jīng)濾波電路模塊處理輸出的壓電信號(hào)進(jìn)行二次放大，以輸出得到適于處理的模擬放大壓電信號(hào)。
[0011]如上所述，本發(fā)明的具有以下有益效果:本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了在回波干擾發(fā)生前檢測(cè)超聲換能器的聲功率，可以避免回波干擾造成的檢測(cè)誤差，通過(guò)將換能片置于聲場(chǎng)中，接收聲場(chǎng)作用在其表面上的輻射力，由于壓電效應(yīng)，換能片受輻射力作用后產(chǎn)生電極化，換能片又把超聲波反射回去，對(duì)往換能片發(fā)射的超聲波形成的作用力造成一定的阻礙，如此循環(huán)往復(fù)，逐漸減弱了作用在壓電陶瓷片上的輻射力，從而得到能夠表征換能器聲功率的一個(gè)呈正弦變化的電壓分布，然后，取電壓分布的最大值，即對(duì)應(yīng)著回波干擾發(fā)生前的聲功率，避免了反射波的干擾對(duì)檢測(cè)造成的誤差，從而提高了檢測(cè)的精確度。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本發(fā)明中向壓電材料發(fā)射超聲波信號(hào)的示意圖。
[0013]圖2為壓電材料將超聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換成壓電信號(hào)后的輸出信號(hào)圖。
[0014]圖3為本發(fā)明提供的一種超聲功率測(cè)量方法實(shí)現(xiàn)流程圖。
[0015]圖4為本發(fā)明一種超聲功率測(cè)量方法中對(duì)壓電信號(hào)進(jìn)行放大濾波的實(shí)現(xiàn)流程圖。
[0016]圖5為本發(fā)明提供的一種超聲功率測(cè)量裝置的原理圖。
[0017]圖6為本發(fā)明中加設(shè)有預(yù)處理單元的超聲功率測(cè)量裝置原理圖。
[0018]圖7為圖6中所述預(yù)處理單元的具體原理圖。
[0019]圖8為圖7中各組成模塊的具體電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]附圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0021]10壓電轉(zhuǎn)換單元
[0022]20計(jì)算處理單元
[0023]30預(yù)處理單元
[0024]301第一放大電路模塊
[0025]302濾波電路模塊
[0026]303第二放大電路模塊
[0027]40A/D轉(zhuǎn)換模塊
[0028]S超聲波信號(hào)
[0029]S’反射波
[0030]S10-S70 方法步驟
【具體實(shí)施方式】
[0031]以下通過(guò)特定的具體實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過(guò)另外不同的【具體實(shí)施方式】加以實(shí)施或應(yīng)用，本說(shuō)明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒(méi)有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。需說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，以下實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。
[0032]需要說(shuō)明的是，以下實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說(shuō)明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
[0033]除了在【背景技術(shù)】中所提到的，現(xiàn)有超聲波聲功率檢測(cè)方法上所存在的不足外，本領(lǐng)域技術(shù)人員也試圖通過(guò)新的測(cè)量方案來(lái)克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足。具體地，在很多超聲檢測(cè)儀器中，都采用材料的壓電性質(zhì)檢測(cè)超聲波的強(qiáng)度，如B超，它的好處是直接檢測(cè)壓電材料的電信號(hào)，避免了天平檢測(cè)帶來(lái)的問(wèn)題，為此，有些人將壓電材料作為檢測(cè)靶，希望通