電脈沖寬度與聲脈沖寬度區別在哪?
1 問題的提出
不但GB/T27664《無損檢測 超聲波設備的性能與檢驗》未明確區分二者,《超聲檢測》教材,或一些論文,也將二者籠統稱為“脈沖寬度” ,不強調二者的區別和因果關系,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 二者的區別和因果關系
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,產生聲脈沖信號的質量(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。我在2012-4-18日志《UT瑣記:晶片的變壓器效應》中說: 方波觸發的超聲品質較好,而且強度、幅度較尖峰電脈沖觸發的超聲,可倍增(需調整好方波寬度)。 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的調整,那是超聲儀器發射電路如何設計的事情,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,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),觸發效果可倍增。另外,從上述公式也可認為:從觸發電路設計上來說,應該使激勵電脈沖---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的調整,是改善機電耦合質量和探頭發射聲脈沖質量的一種手段,而與探頭產生的聲脈沖寬度無關。探頭產生的聲脈沖寬度只決定于探頭自身阻尼的質量。
所以,激勵電脈沖的寬度(見GB/T27664.1圖10)和探頭發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,不應混淆。
3 危害
因為把二者混淆的結果,會誤導出:聲脈沖寬度t也和頻率fo有反比關系的結論。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,它只決于探頭自身阻尼的質量。
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