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电脉冲宽度与声脉冲宽度区别
[ 发布日期:2013-09-29 15:37:44 | 浏览:3234次 ]

电脉冲宽度与声脉冲宽度区别

1 问题的提出
    不但GB/T27664《无损检测 超声波设备的性能与检验》未明确区分二者,《超声检测》教材,或一些论文,也将二者笼统称为“脉冲宽度” ,不强调二者的区别和因果关系,更不说明二者混淆的危害。本文提出了自己的一些粗浅看法,如有不当,请指正。
2 二者的区别和因果关系
    探头的固有频率(近似公称频率)fo决定于晶片厚度t和声速c,即

                  fo=c/(2t)                                    (1)

    但探头被激励后,产生声脉冲信号的质量(如激励效果好坏,有无杂波等),却和激励电脉冲形状和宽度有关。我在2012-4-18日志《UT琐记:晶片的变压器效应》中说: 方波触发的超声品质最好,而且强度、幅度较尖峰电脉冲触发的超声,可倍增(需调整好方波宽度)。 这里的“方波宽度” ,就是激励电脉冲的宽度td。见GB/T27664.1图10 a)。td的调整,那是超声仪器发射电路如何设计的事情,一般会给出下列公式:
                2∏fo=3n/td    (n=1,2,3,…)       (2)
    式中:fo---探头公称频率;
            td---激励电脉冲宽度;

           n---可选的自然数,n=1,2,3,…。一般认为n=1最好;

           ∏---圆周率,∏=3.1416。
    如果将∏≈3,则公式(1) 可改写为:
                  2fo.td≈n                                  (3)

    选取n=1,
                 2fo.td≈1                                  (4)

    根据公式(4) 可以认为: 方波的上升和下降边差半个周期(180度),触发效果可倍增。另外,从上述公式也可认为:从触发电路设计上来说,应该使激励电脉冲---方波宽度td,与探头固有频率fo成反比。
     激励电脉冲的宽度td的调整,是改善机电耦合质量和探头发射声脉冲质量的一种手段,而与探头产生的声脉冲宽度无关。探头产生的声脉冲宽度只决定于探头自身阻尼的质量。
    所以,激励电脉冲的宽度(见GB/T27664.1图10)和探头发出或接受的超声脉冲宽度(见GB/T27664.2图1) 是各自不同的概念,各自有各自的测量方法,不应混淆。
3 危害
    因为把二者混淆的结果,会误导出:声脉冲宽度t也和频率fo有反比关系的结论。因为声脉冲宽度t,不是电脉冲宽度td,2t与fo的乘积根本不等1;或者说,声脉冲宽度t,根本与频率无关,它只决于探头自身阻尼的质量。

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