[发明专利]一种高频率小振幅超声机械振动波功率测量方法及装置

摘要

本发明提供一种高频率小振幅超声机械振动波功率测量方法及装置。该方法能够实现高频率小振幅超声机械振动波功率的测量，并且是精度高，灵敏度高的测量手段；本发明的高频率小振幅超声机械振动波功率测量装置采用电荷变换级、适调级、低通滤波器、高通滤波器、末级功率放大器和过荷保护级将压电加速度传感器检测到的高频率小振幅超声机械振动波的微弱电荷信号进行了放大、滤波、调节等处理，使微弱的信号能够被检测出来，并为高频率小振幅超声机械振动波功率的计算提供了满意的参数数值。

主权项

一种高频率小振幅超声机械振动波功率测量方法，其特征在于，所述方法为：步骤一、将超声波换能器安装在长和宽均为200mm，厚度为15mm的钢板上，作为超声波振动源，在对应换能器振动源的钢板另一侧安装压电加速度传感器；步骤二、压电加速度传感器将振动的机械波转换成与其成正比的微弱电荷Q，而且输出阻抗极高(>109Ω)；步骤三、采集压电加速度传感器的微弱电荷信号和波形信号，并对采集到的信号进行放大、滤波、调节，最后得到清晰的电压波形和电荷值大小；步骤四、将经过放大、滤波、调节后的电压波形和电荷大小信号接入100MHz的示波器进行显示，所测得的电荷大小按比例得出振动加速度大小值，示波器上显示的电压波形信号可以得出振动波频率和角频率的大小值；步骤五、将所测得的振动加速度和振动角频率进行计算如下：a＝ω2A(式中：a为加速度，ω为振动波的角频率，A为振动波的振幅)，得出振幅值A；步骤六、再依据如下公式计算出功率密度：I＝2л2ρC(Af)2(式中：I为功率密度，单位W/cm2,ρ为传播介质密度，单位Kg/m3，C为传播介质传播速度，单位m/s；A为振幅，单位m,f为振动频率，单位Hz)；步骤七、计算出功率密度后，再根据换能器接触面积S(cm2)乘以功率密度I得出机械振动波的功率：P＝IS(式中：P为振动波功率，单位W，I为功率密度，单位W/cm2,S为换能器接触面积，单位cm2)。