电声转换效率测量装置和电声转换效率测量方法制造方法及图纸

技术编号:20015875 阅读:51 留言:0更新日期:2019-01-05 23:22
本发明专利技术提供一种电声转换效率测量装置和电声转换效率测量方法,属于电声转换效率测量技术领域,其可解决现有的超声换能器的电声转换效率测量方法效率低,稳定性差的问题。本发明专利技术的电声转换效率测量装置包括:用于测量超声换能器的输入电功率的输入电功率测量模块和用于测量超声换能器的输出声功率的辐射力天平,电声转换效率测量装置还包括处理模块,处理模块包括:用于接收输入电功率和输出声功率的接收单元;用于判断输出声功率是否稳定的判断单元;用于在输出声功率稳定时,根据输入电功率和输出声功率计算电声转换效率的计算单元。

【技术实现步骤摘要】
电声转换效率测量装置和电声转换效率测量方法
本专利技术属于电声转换效率测量
,具体涉及一种电声转换效率测量装置和电声转换效率测量方法。
技术介绍
根据超声换能器特性测量国际标准,电声转换效率通过计算换能器输出声功率与输入电功率的百分比来确定。输入电功率可采用电功率计法或者直接获取换能器两端电压电流的阻抗法进行测量,输出声功率则通常采用辐射力天平法测量。在对超声换能器的效率进行测量时,可以利用电功率计测量得到超声换能器的输入电功率,利用辐射力天平测量超声换能器工作在谐振点时的输出声功率,从而得到其电声转换效率。但是,现有技术中,利用辐射力天平测量超声换能器工作在谐振点时的输出声功率的具体测量大部分基于人工测量,而辐射力天平读数不稳定,因此,人工测试工作量非常大。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一,提供一种快速、稳定地测量超声换能器的电声转换效率的电声转换效率测量装置。解决本专利技术技术问题所采用的技术方案是一种电声转换效率测量装置,包括用于测量超声换能器的输入电功率的输入电功率测量模块和用于测量超声换能器的输出声功率的辐射力天平,所述电声转换效率测量装置还包括处理模块,所述处理模块包括:用于接收所述输入电功率和输出声功率的接收单元;用于判断所述输出声功率是否稳定的判断单元;用于在所述输出声功率稳定时,根据所述输入电功率和输出声功率计算电声转换效率的计算单元。优选的,所述判断单元具体用于判断相邻时刻接收的输出声功率的预定位之前的部分是否相同,若相同,则所述输出声功率稳定,否则所述输出声功率不稳定。进一步优选的,所述辐射力天平的测量精度至少为千分位;所述预定位为千分位。优选的,所述处理模块与所述输入电功率测量模块和辐射力天平之间通过串口通信连接。优选的,所述处理模块还包括:控制单元,用于控制所述超声换能器在不同频率和驱动功率下工作。优选的,所述处理模块还包括:显示单元,用于通过XY图控件保存并显示所述超声换能器的电声转换效率。优选的,所述输入电功率测量模块包括:定向耦合器,用于将用于驱动超声换能器的电功率驱动信号施加给超声换能器;电功率计,用于根据所述定向耦合器的耦合电压测量超声换能器的输入电功率。解决本专利技术技术问题所采用的另一技术方案是一种用于超声换能器的电声转换效率测量方法,包括:处理模块接收输入电功率测量模块测量的超声换能器的输入电功率和辐射力天平测量的超声换能器的输出声功率;处理模块判断所述输出声功率是否稳定;当所述输出声功率稳定时,处理模块根据所述输入电功率和输出声功率计算电声转换效率。优选的,所述处理模块判断所述输出声功率是否稳定包括:所述辐射力天平的测量精确度至少为千分位;处理模块判断相邻时刻接收的所述输出声功率的千分位之前的部分是否相同,若相同,则所述输出声功率稳定,否则所述输出声功率不稳定。优选的,所述处理模块接收输入电功率测量模块所测量的超声换能器的输入电功率和辐射力天平所测量的超声换能器的输出声功率之前,还包括:处理模块控制超声换能器在不同频率和驱动功率下工作。本专利技术的电声转换效率测量装置通过处理模块对输入电功率测量模块和辐射力天平的测量数据进行判断、计算等处理,从而得出超声换能器的电声转换效率。通过该电声转换效率测量装置测量超声换能器的电声转换效率,相较于现有技术中的人工测量,可以更快速地对所测出的声功率的稳定性进行判断,从而降低吸收靶表面气泡的附着几率和脱气水的温升速率,进而提高测量的准确性和测量系统的稳定性。附图说明图1为本专利技术的实施例1的电声转换效率测量装置的框图;图2为本专利技术的实施例1的处理模块的框图;图3为本专利技术的实施例2的电声转换效率测量方法的流程图;图4为本专利技术的实施例2的电声转换效率测量方法的显示界面。具体实施方式为使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案,下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述。实施例1:如图1和2所示,本实施例提供一种电声转换效率测量装置,用于超声换能器(特别是聚焦型超声换能器)的电声转换效率测量。如图1所示,该电声转换效率测量装置包括输入电功率测量模块、辐射力天平和处理模块。其中,输入电功率测量模块测量超声换能器的输入电功率。该输入电功率测量模块可以包括示波器,通过示波器测量超声换能器的电压和电流信号的方式得到输入电功率。优选的,输入电功率测量模块包括:定向耦合器和电功率计,定向耦合器将驱动超声换能器的电功率驱动信号施加给超声换能器;电功率计根据定向耦合器的耦合电压测量超声换能器的输入电功率。其中,定向耦合器是一种具有方向性的功率耦合(分配)元件,其由直通线和耦合线组合成为四端口器件,直通线和耦合线之间通过一定的耦合机制将直通线前向传输和反向传输功率中的一部分耦合至耦合线中。电功率计通过对耦合线中的耦合电压进行检波,即可得到功率传输中的前向传输和反向传输(反射)功率。其中,电功率计的采样频率可达1000kS/s,分辨率为10bit,可实现实时监测换能器工作过程中前向和反向电驱动功率的微弱瞬态波动,从而提高测量效率。由于超声换能器工作频率在20MHz以下,故本实施例中优选采用基于串联匹配(TandemMatch)电路的定向耦合器。辐射力天平测量超声换能器的输出声功率。具体的,辐射力天平基于朗之万(Langevin)辐射压力原理,测定超声场中吸收靶或者反射靶上所受的声传播方向的辐射力,将其换算成超声换能器的输出声功率的测量装置。辐射力天平的吸收靶的面积应远大于超声换能器的输出声束面积,并确保输出声束在水中垂直入射至吸收靶上,且声源与靶的距离d应为声焦距Fpress的0.7倍,此时测得靶上所受的辐射力F,换能器的输出声功率由式(1)计算得到。式(1)中,c为水中的声速;β为超声换能器的聚焦(半)角;β=arcsin(a/Fpress);a为超声换能器的有效半径;α为水中的吸收系数;d为靶距,d=0.7Fpress。优选的,辐射力天平的测量精度至少为千分位,即小数点后三位。处理模块对输入电功率处理装置和辐射力天平的测量数据进行处理,从而得出超声换能器的电声转换效率。本实施例中,处理模块优选为在计算机上基于虚拟仪器技术的图形化语言LabVIEW开发的上位机。该上位机对输入功率测量设备和辐射力天平的测量数据(输入电功率和输出声功率)进行处理与分析,从而方便、快捷地获取超声换能器的电声转换效率。优选的,处理模块与输入电功率测量模块和辐射力天平之间通过串口通信连接,从而避免电磁信号的干扰。如图2所示,该处理模块包括:接收单元、判断单元和计算单元。其中,接收单元接收输入电功率和输出声功率。优选的,通过设置串口通信中各串口的读取字节数来确定接收的数据(包括输入电功率和输出声功率)的不同精度。判断单元判断输出声功率是否稳定。由于在对超声换能器的电声转换效率进行测试时,经常会遇到辐射力天平读数不稳定的问题,故本实施例通过判断单元判断输出声功率是否稳定(即辐射力天平读数是否稳定),从而减小超声换能器开始发射到完成辐射力天平读数的单次测量时间,进而降低吸收靶表面气泡的附着几率和脱气水的温升速率,减小由这两者所带来的测量误差,提高测量准确度。具体的,本实施例中,通过在串口通信中的声功率计串口程序采用判断结构实现对输出声功率的判本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于超声换能器的电声转换效率测量装置,包括用于测量超声换能器的输入电功率的输入电功率测量模块和用于测量超声换能器的输出声功率的辐射力天平,其特征在于,所述电声转换效率测量装置还包括处理模块,所述处理模块包括:用于接收所述输入电功率和输出声功率的接收单元;用于判断所述输出声功率是否稳定的判断单元;用于在所述输出声功率稳定时,根据所述输入电功率和输出声功率计算电声转换效率的计算单元。

【技术特征摘要】
1.一种用于超声换能器的电声转换效率测量装置,包括用于测量超声换能器的输入电功率的输入电功率测量模块和用于测量超声换能器的输出声功率的辐射力天平,其特征在于,所述电声转换效率测量装置还包括处理模块,所述处理模块包括:用于接收所述输入电功率和输出声功率的接收单元;用于判断所述输出声功率是否稳定的判断单元;用于在所述输出声功率稳定时,根据所述输入电功率和输出声功率计算电声转换效率的计算单元。2.根据权利要求1所述的电声转换效率测量装置,其特征在于,所述判断单元具体用于判断相邻时刻接收的输出声功率的预定位之前的部分是否相同,若相同,则所述输出声功率稳定,否则所述输出声功率不稳定。3.根据权利要求2所述的电声转换效率测量装置,其特征在于,所述辐射力天平的测量精度至少为千分位;所述预定位为千分位。4.根据权利要求1所述的电声转换效率测量装置,其特征在于,所述处理模块与所述输入电功率测量模块和辐射力天平之间通过串口通信连接。5.根据权利要求1所述的电声转换效率测量装置,其特征在于,所述处理模块还包括:控制单元,用于控制所述超声换能器在不同频率和驱动功率下工作。6.根据权利要求1所述的电声转换效率测量装置,其特征在于,所述处理模块还包括:显示单元,用于...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘阳谭坚文曾德平钟志明
申请(专利权)人:重庆融海超声医学工程研究中心有限公司
类型:发明
国别省市:重庆,50

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