今天只想討論下dc50ω與dc1m的關係,ac50ω、ac1m與其類似,乙個是ac耦合(coupling)只測交流訊號,dc耦合是交流訊號與直流訊號都測,今天遇到乙個小問題,想試試直接用訊號發生器(signal generator)驅動超聲換能器(ultrasonic transducer)時實際加在壓電換能器上的電壓,因為昨天在scan the acoustic field時,直接用的訊號發生器驅動的換能器,沒有加匹配,也沒有功放。通過實際換能器上的電壓與掃聲場所得的acoustic intensity成正比例的關係,可求出其他電壓與聲壓的比值,從而標定壓電超聲換能器。
所用1m換能器阻抗為z= 17ω+j-177ω,串聯電感的方式拉到純阻性需要乙個約為28uh的示波器的電感,不接匹配電感。
訊號發生器引數:1mhz,10vpp,burst模式,5個cycle,prf(重複週期)為1ms,即1khz
dc1m測得的波形如下圖所示:
用dc50ω耦合測得其波形如下:
用dc50ω耦合測的資料其實是10vpp左右(最大刻度為1v/div,所以只能看到這樣了),所以在測得倆個電壓值後,我就鬱悶了,不知道到底實際上加在換能器的電壓是多少?
訊號發生器上輸出阻抗為50歐姆。即50歐負載時,輸出的電壓值與訊號發生器顯示相同。
即為如下圖所示:等效成理想電壓源,內阻r1為50歐(訊號發生器輸出阻抗為50)
只有當負載是50歐姆時,輸出即為訊號發生器顯示的數值,本例中訊號發生器輸出10vpp,故負載r2電壓為10vpp,此時r1上電壓也為10vpp,電壓源v1=20vpp。
當我換了負載,訊號發生器輸出依舊是設定的10vpp,則電壓源輸出依舊是不變v1=20vpp,換成z=17ω+j-177ω的負載,-177ω=1/(j2πfc),f=1mhz,實際相當於乙個17歐姆的電阻與28.18uf的電容串聯,總阻抗模為177.8歐姆。如圖所示:
故在負載上的電壓vout= v1*(177.8/(50+177.8))=20*(177.8/(50+177.8))=15.6 vpp
當我用1m的無源探頭(實際相當於9m的電阻)測量時,選擇dc1m耦合,相當於在探頭後串聯乙個1m的電阻(這裡就不考慮16pf的電容,此時的電容的阻抗z=-j/(2πfc)=-j10^4,也有10k了,相比於177.8仍然是遠大於),可近似認為是開路的,分流很小。此時測量的電壓值是準確的。
所以實際加在換能器倆端的電壓為15.6vpp左右,測量的約是18vpp,差了一點,不知道是不是誤差(先放著,先看一下dc50ω的情況)。
使用dc50ω耦合時,我一般用同軸電纜直接連線到示波器,大部分的無源探頭都是需要1m耦合。
併聯負載之後的阻值為:z1=(100*177.8)/(100+177.8)=64歐姆,負載上倆端的電壓值vout=v1*(64/(50+64))=11.22 v
綜上所述:
假設負載阻抗模為r,dc1m測量時,v1_m=r/(r+50)
用dc50ω測量時,v50=(100*r/(100+r)/((100*r/(100+r))+50))=r/(1.5r+50)
經常用倆種不同的耦合方式來測量時,出現倆倍的電壓值關係。我仔細的考慮了一下(不知對不對,請各位大神指正)。
比例用f(r)表示,f(r)=(1.5r+50)/r+50,求該函式等於2時,r的值為100,即阻抗模在100左右的時候,基本是兩倍的關係。
用matlab**f(r)的函式影象如下圖所示:
可以看出該函式在-50附近趨向於無窮大,很遺憾,我們的阻抗模只可能大於零,即r>=0,f(r)在這一區間內是單調遞增的。最大值為1.5倍。所以經常看到用倆種不同的耦合方式是大致倆倍的關係(不知道這樣解釋現象是否有點牽強~)。
本來想試試的換乙個負載測上面的電壓的,沒找到萬用板了。。。。。只能坐等大家試試,望告知。
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