功率放大器驱动超声波探头测试

超声导波检测方法不同于常规超声检测，它的优点就是可以实现快速、大范围检测，而不是逐点检测，同时为较精确定位缺陷，必须在试验中确保检测数据的精度。因此在构建检测平台上，针对超声导波的特殊性(如所选激励信号的特殊性，压电陶瓷换能器选取的特殊性等)，建立了超声导波检测平台，如图所示：

超声波换能器是一种能把高频电能转化为机械能的装置。功率放大器高频驱动容性阻性的负载换能器时，它的功能是将输入的电功率转换成机械功率即超声波再传递出去，而自身消耗很少的一部分功率。在驱动时需考虑功率、阻抗、频率等各方面的因素。

功率放大器应用于超声波测试、压电陶瓷、医疗超声、 MEMS 实验、水声（换能器）磁性材料的磁化特性（B-H 曲线）测量以及等众多领域。选择功率放大器驱动换能器的主要指标考虑输出电压、频率、所需要输出的功率、电阻等，Aigtek针对1 MHz的超声波换能器驱动电路进行了设计。

超声波探头驱动原理：

超声波探头，主要利用石英等压电晶体的逆压电效应来完成电能到超声波机械振动的转换(即超声波的发射)，利用压电晶体的压电效应来完成超声波机械振动到电能的转换(即超声波的接受)，因此又可将其称为超声波发生器或超声波接收器，是超声波检测的一重要组成部分，也是影响检测结果的一重要结构。

超声波探头根据其所完成功能的不同分为发射探头和接收探头，其中，发射探头主要利用压电晶体的逆压电效应来发射超声波，当高频电压作用于晶片(超声波探头的关键部件，是一个具有压电效应的晶体薄片)上时，压电晶体受激励以相同的频率在相邻介质中传播超声波，完成电能到机械振动的转换。而接受探头主要利用压电晶体的压电效应来接受超声波，当超声波在不同介质中传播时，在介质的交界面处发生反射，反射后的超声波作用于压电晶体上，便产生与机械振动频率相同的电能，完成机械振动到电能的转换。

信号发生器输出电压峰峰值一般是在20Vp-p，通过连接功率放大器大可输出电压160Vp-p(±80V)，电流2Arms，带宽（-3dB）DC~1MHz，压摆率500V/μs，输入为BNC接口，输入电阻50Ω、5kΩ两档可选，完美匹配高低内阻信号源。电压增益数控0~50倍可调，具体分为粗调（1step）和细调（0.1 step）两种。结合液晶面板增益的显示，能够快速调整至需要的电压值。

与传统器件相比,超声波探头的驱动有着特殊的要求,一般要求驱动电源输出频率在20kHz—1MHHz。另外,为了充分利用可通过频率、相位和幅值改变压电片完成电能到机械振动的转换，要求驱动的电压和功率需可调，并可输出大功率进行驱动。Aigtek基于对功率放大器多年的测试研究,ATA4012作为双极性高压驱动电源能很好地实现所需要的功能。