[发明专利]一种超声功率测量方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及机械振动的测量领域，主要是指对超声波信号进行相关参数的测量，更加具体地来讲，尤其是涉及一种超声功率测量方法及装置。

背景技术

超声波的声功率测量很大程度上决定了超声换能器的应用范围和应用方式，并且作为超声波的最重要指标之一，超声波的声功率的测量也可以通过相应的测量设备来予以快速实现。

现在的声功率测量主要是采用超声辐射力方法进行检测，为此，需要在超声波的传输方向上放置一块比超声波口径大的靶，使用微量天平检测超声换能器的声波在目标上产生的辐射压力大小而确定超声波的功率，基于这种原理进行检测的方式有两种，吸收靶方式和反射靶方式。吸收靶方式的靶材料为超声强吸收材料，它通过微量天平测量吸收超声波产生的辐射力确定换能器的声功率，由于吸收产生的辐射力不但决定于换能器本身发射的声功率，也决定于靶的吸收系数，而目前靶材料的吸收系数难以控制，其随环境和时间变化，这种方式测量的声功率不但准确度不高，而且数值也不稳定。由于材料的反射系数比吸收系数容易控制，也相对稳定，目前使用最多的检测方式是反射靶方式，由于反射靶方式会将入射到靶上的超声波反射回超声换能器，使换能器发射的超声波声功率发生变化，不再是在自由空间辐射的声功率，因此将影响测量的准确性，为此，人们将平面反射靶改成尖锥靶，使反射波沿侧面传播，从而避免干扰换能器的超声波发射，然而，由于反射超声波产生的辐射力与反射角有关，这种测量要求超声波是沿轴线对称的，而且使用时换能器的声轴必须与靶的圆锥轴重合，由于一般换能器的声场对称性并不能保证，这种方式不但测量方法复杂，而且，测量准确性也不高。

总的来讲，现有的声功率测量设备或产品，其在测量声功率的方法上都存在着较大的误差或不足，如何改进现有声功率测量方法或者测量设备使其具有更高的精确度就成了本技术领域人员亟待解决的问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种超声功率测量方法及装置，用于解决现有连续超声波声功率测量中由于回波干扰而导致声功率测量结果不准确的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供以下解决方案：

一种超声功率测量方法，至少包括以下步骤：输入一待测连续超声波信号；将所述待测连续超声波信号垂直通过一压电转换单元，并由所述压电转换单元对所述待测连续超声波信号进行转换并予以输出一包括受到由压电转换单元反射形成回波干扰前后的并与所述连续超声波信号对应的压电信号；接收所述压电信号并获取所述待测连续超声波信号受回波干扰前所对应的压电信号的最大振幅值，并予以输出；依据所述最大振幅值计算得到所述待测连续超声波信号对应的声功率值，并予以输出。

作为上述超声功率测量方法的优选方案，于输出所述压电信号步骤和依据所述压电信号输出所述最大振幅值步骤之间，还包括一对所述压电信号进行放大滤波的步骤。其中，所述放大滤波的步骤具体包括：接收压电转换单元输出的压电信号并将其进行一次放大后予以输出；对经一次放大后输出的压电信号进行滤波处理以滤除其中的噪声干扰信号并予以输出；将经滤波处理输出的压电信号进行二次放大，以输出得到适于处理的模拟放大压电信号。

另外，在上述超声功率测量方法的基础上，本发明还提供了一种用于实现上述方法的超声功率测量装置，该超声功率测量装置至少包括：压电转换单元，用于供输入的待测连续超声波信号垂直通过并由所述压电转换单元对所述待测连续超声波信号进行转换，且予以输出一包括受到由压电转换单元反射形成回波干扰前后的并与所述连续超声波信号对应的压电信号；计算处理单元，用于接收所述压电信号并获取所述待测连续超声波信号受回波干扰前所对应的压电信号的最大振幅值，并依据所述最大振幅值计算得到所述待测连续超声波信号对应的声功率值。

作为上述超声功率测量装置的优选方案，还包括一预处理单元，用于接收所述压电信号并对其进行滤波和放大处理，以输出一适于处理的模拟放大压电信号。其中，所述预处理但与具体包括：第一放大电路模块，连接于所述压电转换单元，用于将所述压电转换单元高输出阻抗转换为低输出阻抗，并将输出的压电信号进行一次放大后予以输出；滤波电路模块，用于对经一次放大后输出的压电信号进行滤波处理以滤除其中的噪声干扰信号并予以输出；第二放大电路模块，将经滤波电路模块处理输出的压电信号进行二次放大，以输出得到适于处理的模拟放大压电信号。