功率放大器驅動超聲波探頭測試

超聲導波檢測方法不同于常規超聲檢測，它的優點就是可以實現快速、大范圍檢測，而不是逐點檢測，同時為較精確定位缺陷，必須在試驗中確保檢測數據的精度。因此在構建檢測平臺上，針對超聲導波的特殊性(如所選激勵信號的特殊性，壓電陶瓷換能器選取的特殊性等)，建立了超聲導波檢測平臺，如圖所示：

超聲波換能器是一種能把高頻電能轉化為機械能的裝置。功率放大器高頻驅動容性阻性的負載換能器時，它的功能是將輸入的電功率轉換成機械功率即超聲波再傳遞出去，而自身消耗很少的一部分功率。在驅動時需考慮功率、阻抗、頻率等各方面的因素。

功率放大器應用于超聲波測試、壓電陶瓷、醫療超聲、 MEMS 實驗、水聲（換能器）磁性材料的磁化特性（B-H 曲線）測量以及等眾多領域。選擇功率放大器驅動換能器的主要指標考慮輸出電壓、頻率、所需要輸出的功率、電阻等，Aigtek針對1 MHz的超聲波換能器驅動電路進行了設計。

超聲波探頭驅動原理：

超聲波探頭，主要利用石英等壓電晶體的逆壓電效應來完成電能到超聲波機械振動的轉換(即超聲波的發射)，利用壓電晶體的壓電效應來完成超聲波機械振動到電能的轉換(即超聲波的接受)，因此又可將其稱為超聲波發生器或超聲波接收器，是超聲波檢測的一重要組成部分，也是影響檢測結果的一重要結構。

超聲波探頭根據其所完成功能的不同分為發射探頭和接收探頭，其中，發射探頭主要利用壓電晶體的逆壓電效應來發射超聲波，當高頻電壓作用于晶片(超聲波探頭的關鍵部件，是一個具有壓電效應的晶體薄片)上時，壓電晶體受激勵以相同的頻率在相鄰介質中傳播超聲波，完成電能到機械振動的轉換。而接受探頭主要利用壓電晶體的壓電效應來接受超聲波，當超聲波在不同介質中傳播時，在介質的交界面處發生反射，反射后的超聲波作用于壓電晶體上，便產生與機械振動頻率相同的電能，完成機械振動到電能的轉換。

信號發生器輸出電壓峰峰值一般是在20Vp-p，通過連接功率放大器大可輸出電壓160Vp-p(±80V)，電流2Arms，帶寬（-3dB）DC~1MHz，壓擺率500V/μs，輸入為BNC接口，輸入電阻50Ω、5kΩ兩檔可選，完美匹配高低內阻信號源。電壓增益數控0~50倍可調，具體分為粗調（1step）和細調（0.1 step）兩種。結合液晶面板增益的顯示，能夠快速調整至需要的電壓值。

與傳統器件相比,超聲波探頭的驅動有著特殊的要求,一般要求驅動電源輸出頻率在20kHz—1MHHz。另外,為了充分利用可通過頻率、相位和幅值改變壓電片完成電能到機械振動的轉換，要求驅動的電壓和功率需可調，并可輸出大功率進行驅動。Aigtek基于對功率放大器多年的測試研究,ATA4012作為雙極性高壓驅動電源能很好地實現所需要的功能。