[发明专利]一种压电超声换能器参数测量装置和方法

说明书

本发明涉及压电超声换能器参数测量设备技术领域，具体是一种压电超声换能器参数测量装置和方法，所述低波纹直流稳压电源的输出端分别电性连接LCD显示屏及触控屏模块电路、CPU、DDS直接数字频率合成器、恒流功率放大电路、模拟开关电路、数控低通滤波器、数控增益放大电路以及高通ADC电路的输入端，所述CPU通过总线电性连接LCD显示屏及触控屏模块电路。本发明设计合理，操作方便，整体机体小巧，同时具有信号精度、计算速度快的特点，求解出来的电超声换能器参数更加精准、直观，采用小步进频率扫频，通过带约束最小二乘拟合得到导纳圆数据，故所计算的压电超声换能器的参数误差更小、更精准，且扫频速度更快，所需测量时间更短。

技术领域

本发明涉及压电超声换能器参数测量设备技术领域，具体是一种压电超声换能器参数测量装置和方法。

背景技术

当前随着超声波在医疗、工业加工等行业应用的范围越来越普及，就需要对各种类型的压电超声换能器参数进行测量。压电超声换能器参数测量不准确会造成匹配失调，从而引发转换效率低浪费电能、引发换能器发热，继而缩短换能器寿命的诸多问题。实际检修、维护、生产的过程中对压电超声换能器的各项参数需要便捷、直观，而现有测量设备均为通用测量设备无法做到特定压电超声换能器领域的参数专项测量，故实际迫切需要一款参数测量便捷、准确、直观并且便于携带的测量设备。

传统的测量方法包括四臂电桥法、伏安法、谐振法以及反射法，其中四臂电桥法调节电桥平衡不便，只能用于中低频率；伏安法误差较大，主要用于低频；谐振法精度低主要用于高频；反射法频率窄，低阻抗，主要用于射频和微波；另外现有的测量设备一般是会直接使用所测量的频点参数，由于扫频频点无法无限相近，因为如果步进频率太小，一是硬件电路无法实现，二是数据过于庞大处理困难，由于步进频率有一定的间隔，真实的压电超声换能器参数不可能正好是所扫频的频点参数，故会造成参数测量误差偏大，同时现有的测量设备体积大，不便于使用，不会直观的显示所测参数，都是需要经过二次计算处理的，严重影响了其实用性。因此，本领域技术人员提供了一种压电超声换能器参数测量装置和方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种压电超声换能器参数测量装置和方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种压电超声换能器参数测量装置，包括LED显示屏及触控屏模块电路、低波纹直流稳压电源、CPU、DDS直接数字频率合成器、高通ADC电路、恒流功率放大电路、模拟开关电路、数控低通滤波器、数控增益放大电路、校准电阻网络以及待测压低阻值夹具，所述低波纹直流稳压电源的输出端分别电性连接LED显示屏及触控屏模块电路、CPU、DDS直接数字频率合成器、恒流功率放大电路、模拟开关电路、数控低通滤波器、数控增益放大电路以及高通ADC电路的输入端，所述CPU通过总线电性连接LED显示屏及触控屏模块电路，且CPU的GPIO管脚与模拟开关电路电性连接，所述CPU的SPI管脚与DDS直接数字频率合成器电性连接，所述 DDS直接数字频率合成器的输出端分别电性连接恒流功率放大电路以及高通ADC电路的输入端，所述恒流功率放大电路的输出端电性连接模拟开关电路的输入端，所述模拟开关电路的输出端分别电性连接校准电阻网络以及待测压低阻值夹具的输入端，所述校准电阻网络以及待测压低阻值夹具的输出端均电性连接数控增益放大电路，所述数控增益放大电路的输出端电性连接数控低通滤波器，所述数控低通滤波器的输出端电性连接高通 ADC电路，所述高通ADC电路的输出端与CPU的BUS管脚电性连接，所述CPU的I2C管脚分别电性连接高通ADC电路、数控低通滤波器以及数控增益放大电路。

作为本发明更进一步的方案：一种压电超声换能器参数测量装置和方法，包括以下操作方法：

S1、通电由低波纹直流稳压电源提供所需电源，CPU会检测校正参数是否有效，如果校正参数无效，会自动通过GPIO管脚控制模拟开关电路切换选通校准电阻网络进行全量程的扫频并拟合校正参数；