電脈沖寬度與聲脈沖寬度區(qū)別在哪?
1 問題的提出
不但GB/T27664《無損檢測 超聲波設(shè)備的性能與檢驗》未明確區(qū)分二者,《超聲檢測》教材,或一些論文,也將二者籠統(tǒng)稱為“脈沖寬度” ,不強調(diào)二者的區(qū)別和因果關(guān)系,更不說明二者混淆的危害。本文提出了自己的一些粗淺看法,如有不當,請指正。
2 二者的區(qū)別和因果關(guān)系
探頭的固有頻率(近似公稱頻率)fo決定于晶片厚度t和聲速c,即fo=c/(2t)(1)
但探頭被激勵后,產(chǎn)生聲脈沖信號的質(zhì)量(如激勵效果好壞,有無雜波等),卻和激勵電脈沖形狀和寬度有關(guān)。我在2012-4-18日志《UT瑣記:晶片的變壓器效應(yīng)》中說: 方波觸發(fā)的超聲品質(zhì)較好,而且強度、幅度較尖峰電脈沖觸發(fā)的超聲,可倍增(需調(diào)整好方波寬度)。 這里的“方波寬度” ,就是激勵電脈沖的寬度td。見GB/T27664.1圖10 a)。td的調(diào)整,那是超聲儀器發(fā)射電路如何設(shè)計的事情,一般會給出下列公式: 2∏fo=3n/td (n=1,2,3,…) (2) 式中:fo---探頭公稱頻率; td---激勵電脈沖寬度; n---可選的自然數(shù),n=1,2,3,…。一般認為n=1較好;∏---圓周率,∏=3.1416。 如果將∏≈3,則公式(1) 可改寫為: 2fo.td≈n (3)選取n=1, 2fo.td≈1 (4)根據(jù)公式(4) 可以認為: 方波的上升和下降邊差半個周期(180度),觸發(fā)效果可倍增。另外,從上述公式也可認為:從觸發(fā)電路設(shè)計上來說,應(yīng)該使激勵電脈沖---方波寬度td,與探頭固有頻率fo成反比。 激勵電脈沖的寬度td的調(diào)整,是改善機電耦合質(zhì)量和探頭發(fā)射聲脈沖質(zhì)量的一種手段,而與探頭產(chǎn)生的聲脈沖寬度無關(guān)。探頭產(chǎn)生的聲脈沖寬度只決定于探頭自身阻尼的質(zhì)量。
所以,激勵電脈沖的寬度(見GB/T27664.1圖10)和探頭發(fā)出或接受的超聲脈沖寬度(見GB/T27664.2圖1) 是各自不同的概念,各自有各自的測量方法,不應(yīng)混淆。
3 危害
因為把二者混淆的結(jié)果,會誤導出:聲脈沖寬度t也和頻率fo有反比關(guān)系的結(jié)論。因為聲脈沖寬度t,不是電脈沖寬度td,2t與fo的乘積根本不等1;或者說,聲脈沖寬度t,根本與頻率無關(guān),它只決于探頭自身阻尼的質(zhì)量。
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