探頭的激勵方式

    眾所周知，高頻探頭（如100MHZ以上）的激勵方式一般都是負尖脈沖激勵，我們這有臺超聲顯微鏡，我用示波器采集了激勵脈沖，如圖1所示，脈沖持續時間約為60ns，上升時間約為7ns，時域很短，因此對應的頻域會很寬，所以能較好的激起各種頻率的探頭，我疑問的是，我對時域波形進行fft之后發現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？ 因為只有含義探頭固有頻率的頻率成分，才能達到好的激發效果。請高手指教一二  謝謝大家  
@luolang1314  @強天鵬  @楓林晚  @糟老頭子

這個不了解啊，抱歉。猜測一下，是不是因為高頻探頭的晶片非常薄，所以不宜采用高電壓？胡亂猜測，萬萬不要當真

激發脈沖頻域圖中的波幅說明不了任何問題。第一個激發脈沖時域圖才用來分析激勵探頭的電壓。中低頻一般從100至400伏，高頻略低。尖脈沖有兩個指標，第一是幅值或者說能量的表征，第二是脈沖上升沿或持續時間。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 發表于 2013-5-21 20:30
激發脈沖頻域圖中的波幅說明不了任何問題。第一個激發脈沖時域圖才用來分析激勵探頭的電壓。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，激發電壓不宜用太高，防止擊穿晶片，這個我理解。
現在有一個疑惑  就是高頻探頭是如何被激發的？ 我是這樣理解的：負尖脈沖的作用時間短，振動沖擊能量大，頻率分量豐富。當負尖脈沖作用到晶片上后，會產生各種頻率分量的振動，晶片固有頻率附近的振動就會被加強，從而可以較多的把這種振動往外傳遞出去。所以如果想讓一個高頻探頭的晶片很好的被激發，應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），會不會對高頻探頭達不到一個較好的激發效果？ 還有，您說的負尖脈沖的上升沿這個指標有什么意義呢？

激勵信號加在高頻探頭上，探頭產生阻尼振動（由探頭的性能、機械品質因子和阻尼等決定振動頻率及持續時間）。此時并不需要激發脈沖覆蓋高頻探頭的頻率，當然存在一個最佳激發頻率。尖脈沖不像方波脈沖那樣具備調諧和脈沖寬度可調，主要有一個能量指標衡量激發效果。所以不存在激發脈沖存在高頻率分量或高頻率分量幅值太小。只有時域當中尖脈沖的幅值達到激發探頭的電壓閾值即可，并且不宜過大。此時一般用能量（uj)來提供對不同電壓閾值要求探頭的選擇，低于探頭電壓閾值的激發電壓，有時候仍然可以激發探頭，不過回波信號幅值較低而已，對探頭回波頻率影響不大。
負尖脈沖上升沿確定與探頭電路（電容充放電時間）充放電時間有關，很多時候會影響回波持續時間以及回波其它指標。
你如果要考慮激勵脈沖與探頭匹配的關系，可以采用不同尖脈沖信號（時域圖、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探頭振動，并且影響探頭回波接收以及電子噪聲，但發出的回波頻率，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，與激發脈沖關系不大吧。

{:soso_e163:}

luolang1314 發表于 2013-5-22 07:00
激勵信號加在高頻探頭上，探頭產生阻尼振動（由探頭的性能、機械品質因子和阻尼等決定振動頻率及持續時間） ...

謝謝老師您的回復，其實現在我們之所以研究這個問題的原因只是想確定我們這臺脈沖發射儀器到底能不能很好的激起高頻探頭（比如200M），我們準備購置的發生儀器的負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資料看看。詢問他們有沒有搭載200M高頻探頭的案例。向生產探頭的廠家了解他們測試儀器的性能。
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，讓廠家進行測試一下你們所用規格探頭，很有必要。

對儀器具體的工作原理不太了解，就按自己的想法猜測一下吧。
你貼的圖2是安裝探頭后接收的回波信號嗎？如果是的話，那探頭頻率看起來遠沒200MHz啊，應該是20MHz左右吧。
如果是儀器發射電路的激發脈沖，那么此脈沖發生器的頻帶寬度應該不包含200MHz。因為波幅下降20db后看起來只是不到30MHz這樣子。
你的脈沖發生器是什么牌子？那個型號？
以上是本人沒有根據的胡亂猜測，提出僅是為了得到高手的批評改正。

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