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實(shí)驗名稱(chēng)：傳感器聲學(xué)特性測試 研究方向：本章設計了用于聲頻定向技術(shù)的超聲傳感器，對所設計傳感器的工作參數進(jìn)行了仿真分析，驗證了設計的合理性。制作了電容式超聲傳感器實(shí)驗樣品。利用激光多普勒測振系統對傳感器進(jìn)行機械特性測試，利用阻抗分析儀對傳感器的電輸入阻抗進(jìn)行測試，構建了傳感器的聲學(xué)特性測試實(shí)驗系統，利用研制的電容式超聲波傳感器發(fā)射超聲波，商用超聲波傳感器作為接收器進(jìn)行了驗證實(shí)驗。 測試設備：電壓放大器、函數發(fā)生器、超聲波傳感器、示波器、傳感器等。 實(shí)驗過(guò)程： 圖1：傳感器聲學(xué)特性測試系統 圖1所示為微型超聲傳感器的聲學(xué)特性測試系統。函數發(fā)生器輸出的直流偏置和交流激勵電壓經(jīng)電壓放大器放大后，施加到電容式超聲波傳感器上，使其發(fā)射超聲波。利用超聲波傳感器作為接收器，將電容超聲傳感器和傳感器相對放置，形成一發(fā)一收狀態(tài)。超聲波傳感器接收到的超聲波信號經(jīng)放大電路后輸出至示波器。 圖2：超聲傳感器接收到的波形 對直徑為2.5mm的傳感器施加頻率為30kHz，20Vp-p，10個(gè)周期的正弦交流激勵，直流偏置電壓為100V。將發(fā)射和接收傳感器距離5mm放置，利用傳感器接收到的信號原始波形如圖2所示。 實(shí)驗結果： 圖3：收發(fā)傳感器間距為5mm、3mm和2mm時(shí)接收到的波形 圖3所示是收發(fā)傳感器分別以5mm，3mm，和2mm的距離放置時(shí)，傳感器接收到的信號經(jīng)濾波處理后的結果。接收到的信號峰峰值約為0.071V、0.122V和0.129V，測試電路中傳感器接收的信號放大后輸出至示波器，因此實(shí)際接收信號的峰峰值約為0.35mV、0.61mV和0.64mV。 圖4：40kHz平膜與非平膜傳感器發(fā)射信號波形 將40kHz的平膜和非平膜傳感器作為發(fā)射器，傳感器作為接收器，兩傳感器相對5mm距離放置。對傳感器施加頻率為40kHz，20Vp-p，10個(gè)周期的正弦交流激勵，平膜傳感器偏置電壓為100V，非平膜傳感器偏置電壓為200V。圖4所示是接收到的信號波形，上圖為平膜傳感器發(fā)射的信號，下圖為凸臺非平膜傳感器發(fā)射的信號。接收到的信號峰峰值約為0.074V和0.088V，實(shí)際接收信號的峰峰值約為0.37mV和0.44mV。從測試結果可看出，非平膜傳感器的輸出聲壓值高于平膜傳感器。由于施加到傳感器上的偏置電壓較小，因此接收到的信號幅值較小。 圖5：平膜和非平膜傳感器發(fā)射聲波波形 利用制作的頻率相同的平膜和非平膜傳感器進(jìn)行發(fā)射實(shí)驗，施加的偏置電壓分別為100V和200V，交流激勵為40kHz，25Vp-p，1個(gè)周期的正弦波信號，傳感器接收到的信號原始波形如圖5所示。接收到平膜傳感器發(fā)射的聲波信號幅值約為0.082V，接收到的非平膜傳感器發(fā)射聲波信號的幅值約為0.113V。 圖6：平膜傳感器濾波后的波形與頻譜圖 圖6是平膜傳感器發(fā)射信號經(jīng)濾波后的波形與頻譜分析結果，傳感器中心頻率約為35kHz，帶寬約為90%。圖7為凸臺非平膜傳感器發(fā)射信號經(jīng)濾波后的波形與頻譜分析結果，中心頻率約為34kHz，帶寬約為100%。從傳感器的聲學(xué)特性測試結果可以知道，非平膜傳感器的發(fā)射能力高于平膜傳感器，而且非平膜傳感器的帶寬大于平膜傳感器，與仿真分析的結果一致。 圖7：非平膜傳感器濾波后的波形與頻譜圖 電壓放大器推薦：ATA-2042 圖：ATA-2042高壓放大器指標參數 本資料由Aigtek安泰電子整理發(fā)布，更多案例及產(chǎn)品詳情請持續關(guān)注我們。西安安泰電子Aigtek已經(jīng)成為在業(yè)界擁有廣泛產(chǎn)品線(xiàn)，且具有相當規模的儀器設備供應商，樣機都支持免費試用。電壓放大器https://www.aigtek.com/products/bk-dyfdq.html |
