有關超聲探頭阻抗的分析

2021-12-30 04:43:21 字數 648 閱讀 7162

我們知道正常人耳能聽到的聲音頻率範圍是20hz~20khz,超聲就是聲音頻率在20khz以上的聲訊號,避開人耳能聽到的聲音頻號,這樣超聲就具有強的抗干擾能力。

最簡便的方法就是使用網路分析儀,兩端口一對上,直接給出|z|~f的變化曲線圖。但網路分析儀太貴了,除非大公司否則一般用不起,另一種方法就是自己搭電路,用正弦波訊號發生器測量。下面是搭電路的測量方法(這部分方法和測試資料來自網路文章《超聲波測距模組》)。

實驗最後給出了兩個不同頻率下的匹配阻抗值。非線性電路中也滿足歐姆定律,只不過電阻被阻抗代替了,「歐姆定律真是一項偉大的發現」,

超聲的傳送距離與超聲探頭發射的能量p=u^2/|z|有關,遠距離超聲測距當然希望的是:相同電壓下,超聲探頭的阻抗越小越好。

由於40khz和51khz是阻抗匹配諧振的兩個低峰值點,對應阻抗的極小值點,這也是為什麼市面上的超聲一般都用40khz(40khz諧振點處變化相對於51khz平緩,當驅動頻率存在小的偏差時對輸出的影響要比50khz小)。從上面的曲線可以看出,如果電路允許,使用51khz進行超聲測距距離會更遠(阻抗比40khz更低)。

由於超聲發射頭生產的原因,諧振頻率不一定精確的是40khz和51khz,難免會存在誤差,最好的方法是使用向量網路分析儀直接測|z|~f曲線,使用|z|~f測出的諧振頻率。我購買的收發一體超聲探頭的諧振頻率點時51.48khz。

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