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超声功率测量仪如何避开示波器灵敏设置的探头

发布时间:2022-12-27      点击次数:136
  超声功率测量仪运用的是压电陶瓷的正压电特性,即压电效应。当我们对压电陶瓷施加一个作用力时,它就能将该作用力转换成电信号。在同样条件下,作用力越强,电压越高。若该作用力的大小以一定的周期变化,则压电陶瓷就输出一个同频率的交流电压信号。由于空化作用和其他干扰,实际的电压波形是一个主波和许多次波的叠加。要了解声场的实际作用波形,建议用频谱分析仪或示波器观察。
 
  连接:探测仪的输出端请接通用的交流微伏表或交流毫伏表INPUT端,仪表量程一般可设定在300mv或3v。OUTPUT端输出超声波的实际波型状态。如有必要,可外接示波器或频谱分析仪观察。探棒头部是超声波的敏感区域。
 
  测量:手握探棒手柄,将探棒头部插入到待测区域,同时看探测仪的输出,此电压值V即代表了该测量区域的超声波强度。若电压表的量程不合适,请随时调整。
 
  选择超声功率测量仪避开示波器灵敏设置的探头
 
  (1)通过计算机平均值提高测量分辨率
 
  在某些超声功率测量仪应用中,您需要测量较大的动态范围值和精细的分辨率,以测量参数中的微小变化。除了高分辨率数字转换器,您还可以使用其他采集方法来降低随机噪声并增加测量的有效动态范围,例如平均计算和高分辨率采集。求平均值法要求测量信号必须是重复信号。该算法计算在每个时间段内多次收集的点的平均值。这减少了随机噪音,并为您提供更高的垂直分辨率。
 
  垂直分辨率每增加一位,需要计算多少平均值?答案是每计算4个采样平均值,便可将垂直分辨率增加1位。
 
  (2)利用高分辨率采集提高测量分辨率
 
  降低噪声的第二种方法是高分辨率模式,它不要求被测信号必须是重复信号。但是,与平均模式一样,高分辨率模式只能实现12位的垂直分辨率。
 
  高分辨率模式是对同时收集的连续点进行平均,而不是对在一定时间内多次收集的点进行平均。在高分辨率模式下,您不能像在平均模式下那样直接控制平均数。垂直分辨率增加的位数由示波器的时间/格设置决定。
 
  在较慢的时基范围内工作时,示波器连续过滤连续的数据点,并在显示屏上显示过滤结果。增加屏幕上数据的存储深度也将增加用于平均计算的点数。在高分辨率模式下,扫描速度越快,屏幕上捕获的点数越少,因此效果越差。相反,扫描速度越慢,在屏幕上捕获的点越多,效果越显著。
 
  (3)利用交流耦合去除直流偏置
 
  如果你关注的是信号的纹波,你可能不会注意到它的DC偏差。通常,与电源电压相比,纹波和噪声非常小。如果你使用示波器的动态范围来定量测量这个偏移,当你遇到较小的信号细节时,你可能无法进行深入分析。将示波器的耦合设置为“交流”可以消除测量结果中的直流偏压,从而大限度地提高测量的线性度和动态范围。
 
  (4)使用示波器和探头限制带宽
 
  虽然这种降低噪声和增加动态范围的方法简单,但经常被忽略。功率信号的内容通常远低于示波器的标称带宽(kHz至数十兆赫)。超额带宽不会传输任何信号信息,这只会给测量带来额外的噪声。
 
  大多数示波器使用专用的硬件滤波器来解决这个问题--通常是20到25MHz的低通滤波器。硬件滤波器与软件滤波器相比的一个优点是它不影响示波器的更新速率。
 
  另一个解决方案是使用探针来限制带宽。测量链的带宽受其弱环节的限制。这个500MHz的示波器配备了一个10MHz的探头,它的带宽将是10MHz。它提供各种无源和有源电流和差分探头,并且始终有一个带宽适合您的特定测量的探头。
 
  (5)差分探头进行安全且精准的浮置测量
 
  示波器探头上的接地引线通过BNC连接器的外壳连接到机箱。出于安全原因,示波器的机箱通过电源线的接地插头连接到接地基准。示波器和电源之间的不同接地模式可能相互冲突。许多要测量的信号是基于电势而不是接地(浮动)。电源设计人员使用各种方法来克服这种测量限制。
 
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