探頭的激勵(lì)方式

    眾所周知，高頻探頭（如100MHZ以上）的激勵(lì)方式一般都是負(fù)尖脈沖激勵(lì)，我們這有臺(tái)超聲顯微鏡，我用示波器采集了激勵(lì)脈沖，如圖1所示，脈沖持續(xù)時(shí)間約為60ns，上升時(shí)間約為7ns，時(shí)域很短，因此對(duì)應(yīng)的頻域會(huì)很寬，所以能較好的激起各種頻率的探頭，我疑問的是，我對(duì)時(shí)域波形進(jìn)行fft之后發(fā)現(xiàn)高頻成分的波形幅值都特別小，這么小的幅值能成功激起高頻探頭嗎？ 因?yàn)橹挥泻x探頭固有頻率的頻率成分，才能達(dá)到好的激發(fā)效果。請(qǐng)高手指教一二  謝謝大家  
@luolang1314  @強(qiáng)天鵬  @楓林晚  @糟老頭子

這個(gè)不了解啊，抱歉。猜測(cè)一下，是不是因?yàn)楦哳l探頭的晶片非常薄，所以不宜采用高電壓？胡亂猜測(cè)，萬萬不要當(dāng)真

激發(fā)脈沖頻域圖中的波幅說明不了任何問題。第一個(gè)激發(fā)脈沖時(shí)域圖才用來分析激勵(lì)探頭的電壓。中低頻一般從100至400伏，高頻略低。尖脈沖有兩個(gè)指標(biāo)，第一是幅值或者說能量的表征，第二是脈沖上升沿或持續(xù)時(shí)間。幅值只要能滿足探頭晶片起振電壓即可，并不是越高越好。同意板凳所說的，高頻探頭不宜采用高電壓，否則很容易擊穿，或者影響探頭壽命

luolang1314 發(fā)表于 2013-5-21 20:30
激發(fā)脈沖頻域圖中的波幅說明不了任何問題。第一個(gè)激發(fā)脈沖時(shí)域圖才用來分析激勵(lì)探頭的電壓。中低頻一般從10 ...

老師，您說的意思我大體明白。 首先，如果用高頻探頭的話，激發(fā)電壓不宜用太高，防止擊穿晶片，這個(gè)我理解。
現(xiàn)在有一個(gè)疑惑  就是高頻探頭是如何被激發(fā)的？ 我是這樣理解的：負(fù)尖脈沖的作用時(shí)間短，振動(dòng)沖擊能量大，頻率分量豐富。當(dāng)負(fù)尖脈沖作用到晶片上后，會(huì)產(chǎn)生各種頻率分量的振動(dòng)，晶片固有頻率附近的振動(dòng)就會(huì)被加強(qiáng)，從而可以較多的把這種振動(dòng)往外傳遞出去。所以如果想讓一個(gè)高頻探頭的晶片很好的被激發(fā)，應(yīng)該保證頻域圖中含有晶片的固有頻率成分。 您說的頻域圖中的幅值說明不了任何問題，我擔(dān)心的是如果高頻成分的頻率分量的幅值太小（也就意味著能量小），會(huì)不會(huì)對(duì)高頻探頭達(dá)不到一個(gè)較好的激發(fā)效果？ 還有，您說的負(fù)尖脈沖的上升沿這個(gè)指標(biāo)有什么意義呢？

激勵(lì)信號(hào)加在高頻探頭上，探頭產(chǎn)生阻尼振動(dòng)（由探頭的性能、機(jī)械品質(zhì)因子和阻尼等決定振動(dòng)頻率及持續(xù)時(shí)間）。此時(shí)并不需要激發(fā)脈沖覆蓋高頻探頭的頻率，當(dāng)然存在一個(gè)最佳激發(fā)頻率。尖脈沖不像方波脈沖那樣具備調(diào)諧和脈沖寬度可調(diào)，主要有一個(gè)能量指標(biāo)衡量激發(fā)效果。所以不存在激發(fā)脈沖存在高頻率分量或高頻率分量幅值太小。只有時(shí)域當(dāng)中尖脈沖的幅值達(dá)到激發(fā)探頭的電壓閾值即可，并且不宜過大。此時(shí)一般用能量（uj)來提供對(duì)不同電壓閾值要求探頭的選擇，低于探頭電壓閾值的激發(fā)電壓，有時(shí)候仍然可以激發(fā)探頭，不過回波信號(hào)幅值較低而已，對(duì)探頭回波頻率影響不大。
負(fù)尖脈沖上升沿確定與探頭電路（電容充放電時(shí)間）充放電時(shí)間有關(guān)，很多時(shí)候會(huì)影響回波持續(xù)時(shí)間以及回波其它指標(biāo)。
你如果要考慮激勵(lì)脈沖與探頭匹配的關(guān)系，可以采用不同尖脈沖信號(hào)（時(shí)域圖、頻域圖作為參考），然后觀察探頭回波頻域圖。
探頭回波頻域圖才決定探頭高頻成分和頻率分量的幅值或能量大小吧。
尖脈沖或其它脈沖一般推動(dòng)探頭振動(dòng)，并且影響探頭回波接收以及電子噪聲，但發(fā)出的回波頻率，起主要作用的還是探頭的基本性能。我是這樣理解的。探頭固有頻率與晶片厚度和聲速有關(guān)，與激發(fā)脈沖關(guān)系不大吧。

{:soso_e163:}

luolang1314 發(fā)表于 2013-5-22 07:00
激勵(lì)信號(hào)加在高頻探頭上，探頭產(chǎn)生阻尼振動(dòng)（由探頭的性能、機(jī)械品質(zhì)因子和阻尼等決定振動(dòng)頻率及持續(xù)時(shí)間） ...

謝謝老師您的回復(fù)，其實(shí)現(xiàn)在我們之所以研究這個(gè)問題的原因只是想確定我們這臺(tái)脈沖發(fā)射儀器到底能不能很好的激起高頻探頭（比如200M），我們準(zhǔn)備購置的發(fā)生儀器的負(fù)尖脈沖形狀如上面所示。老師您有什么意見呢？

向儀器廠家索要相關(guān)資料看看。詢問他們有沒有搭載200M高頻探頭的案例。向生產(chǎn)探頭的廠家了解他們測(cè)試儀器的性能。
高頻探頭一般比較貴，可不像我們普通超聲探頭，便宜的二十塊，貴的幾百，用壞了損失也不大。
購買之前，讓廠家進(jìn)行測(cè)試一下你們所用規(guī)格探頭，很有必要。

對(duì)儀器具體的工作原理不太了解，就按自己的想法猜測(cè)一下吧。
你貼的圖2是安裝探頭后接收的回波信號(hào)嗎？如果是的話，那探頭頻率看起來遠(yuǎn)沒200MHz啊，應(yīng)該是20MHz左右吧。
如果是儀器發(fā)射電路的激發(fā)脈沖，那么此脈沖發(fā)生器的頻帶寬度應(yīng)該不包含200MHz。因?yàn)椴ǚ陆?0db后看起來只是不到30MHz這樣子。
你的脈沖發(fā)生器是什么牌子？那個(gè)型號(hào)？
以上是本人沒有根據(jù)的胡亂猜測(cè)，提出僅是為了得到高手的批評(píng)改正。

還有，你用200MHz的探頭是什么的干活？向一般材料中發(fā)射如此高頻聲波，得到的回波噪聲不是大大的嘛！