浅谈超声波探头的信号和性能指标

超声波探头出来的是什么信号？

1、出来的是电压信号。

原因： 超声波发生器内部结构有两个压电晶片和一个共振板。当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频时，压电晶片将会发生共振，并带动共振板振动，便产生超声波。反之，如果两电极间未外加电压，当共振板接收到超声波本时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转换为电信号，就成为超声波接收器。

在超声探测电路中，发射端得到输出脉冲为一系列方波，其宽度为发射超声的时间间隔，被测物距离越大，脉冲宽度越大，输出脉冲个数与被测距离成正比。

超声测距大致有以下方法：

1.取输出脉冲的平均值电压，该电压 （其幅值基本固定 ）与距离成正比，测量电压即可测得距离；

2.测量输出脉冲的宽度，即发射超声波与接收超声波的时间间隔t，故被测距离为S=1／2vt。

超声波探头作用：

1、探头是一个电声换能器，并能将返回来的声波转换成电脉冲；

2、节制超声波的传达偏向和能量集中的水平，当改动探头入射角或改动超声波的分散角时，可使声波的首要能量按分歧的角度射入介质内部或改动声波的指向性，进步分辩率；

3、完成波形转换；

4、节制任务频率，合用于分歧的任务前提。

超声波探头选择：

1、底面必需平行于探伤面；

2、底面必需平坦并有必然的光亮度，这是最根本的选择规范，可以依据详细的探伤物来选择分歧的探头，也可以定做探头。

超声波传感器的主要性能指标：

超声波为直线传播，频率越高，绕射能力越弱，但反射能力越强，为此，利用超声波的这种性质就可以制成超声波传感器。另外，超声波在空气中的传播速度较慢，这就使得超声波传感器的使用变得简单。

超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。超声波是一种振动频率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的，它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。

超声波对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在阳光不透明的固体中，它可穿透几十米的深度。超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射成回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。

因此超声波检测广泛应用在工业、国防、生物医学等方面以超声波作为检测手段，必须产生超声波和接收超声波。完成这种功能的装置就是超声波传感器，习惯上称为超声换能器，或者超声探头。

超声波传感器主要由双压电晶片振子、圆锥共振板和电极等部分构成。两电极间加上一定的电压时压电晶片就会被压缩产生机械形变，撤去电压后压电晶片恢复原状。

若在两极间按照一定的频率加上电压，则压电晶片也会保持一定的频率振动。经试验测得此型号压电晶片的固有频率为38.4KHz，则在两极外加频率为40KHz的方波脉冲信号，此时压电晶片产生共振，向外发射出超声波。

同理，没有外加脉冲信号的超声波传感器在共振板接收到超声波时也会产生共振，在两极间产生电信号。

超声波探头主要由压电晶片组成，既可以发射超声波，也可以接收超声波。小功率超声探头多作探测作用。它有许多不同的结构，可分直探头（纵波）、斜探头（横波）、表面波探头（表面波）、兰姆波探头（兰姆波）、双探头（一个探头反射、一个探头接收）等。

超声探头的核心是其塑料外套或者金属外套中的一块压电晶片。构成晶片的材料可以有许多种。晶片的大小，如直径和厚度也各不相同，因此每个探头的性能是不同的，使用前必须预先了解它的性能。超声波传感器的主要性能指标，包括：

（1） 工作频率。

工作频率就是压电晶片的共振频率。当加到它两端的交流电压的频率和晶片的共振频率相等时，输出的能量最大，灵敏度也最高。

（2） 工作温度。

由于压电材料的居里点一般比较高，特别时诊断用超声波探头使用功率较小，所以工作温度比较低，可以长时间地工作而不产生失效。医疗用的超声探头的温度比较高，需要单独的制冷设备。

（3） 灵敏度。

主要取决于制造晶片本身。机电耦合系数大，灵敏度高；反之，灵敏度低。

审核编辑：黄飞