超聲波流量計傳感器基本原理  十一

檢測超聲換能器要求有高的靈敏度和信噪比.在噪聲電平一定的情況下, 增大有用信號的方法有兩種, 一是增加激勵源電壓, 也就是增加發射聲功率, 然而這必須是有限度的, 因為增加聲功率一方面可能造成對檢測物體或人體有害, 另一方面也增加了電路的難度. 第二種方法則是提高換能器的靈敏度, 這是衡量檢測超聲換能器好壞的一個重要標志.

換能器的靈敏度與換能器和電源內阻間的阻抗匹配密切相關. 由于檢測超聲換能器的聲負載(待探測物體)的聲阻抗率與換能器材料嚴重失配, 靈敏度往往較低. 為了提高換能器的靈敏度, 需要采用聲匹配和電路匹配方法. 聲、電匹配可以使換能器的頻帶變寬, 插入損耗減小, 因而換能器的靈敏度提高, 在同

樣激勵源和背景噪聲的情況下, 信噪比也提高.

此外, 為了獲得微小缺陷所必要的分辨率, 要求超聲換能器有較高的縱向和橫向分辨率等. 目前提高換能器縱向分辨率的主要方法包括提高換能器的工作頻率以及改善換能器的脈沖響應, 實現寬帶窄脈沖. 另外, 聲、電匹配不僅可以提高換能器靈敏度,而且可以改善脈沖響應特性, 從而提高系統的縱向分辨率. 超聲檢測系統的橫向分辨率是由換能器的聲束寬度來決定的, 為了提高換能器的橫向分辨率,最有效的辦法就是采用聚焦超聲換能器, 例如球型壓電聚焦換能器、透鏡聚焦換能器以及相控陣電子聚焦換能器等.

超聲波流量計