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第 38 卷 第 1 期 王彦等： 基于 NI ELVIS 的超声换能器参数测量系统设计 117

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1 1
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-1 -1
-2 -2
-3 -3
-4 -4
-5 -5
0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0
௑ᫎ/10 -5 s ௑ᫎ/10 -5 s
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1.4 1.4
1.2
1.2
1.0
1.0 0.8
ႃጪ/10 -3 S 0.8 ႃ࠮njႃጪ/10 -3 S 0.6
0.6
0.4
0.4 0.2
ࠄ฾ 0 ႃ࠮
0.2
લՌ ႃጪ
-0.2
-0.5 0 0.5 1.0 38 39 40 41 42
ႃ࠮/10 -3 S ᮠဋ/kHz
图 4 软件前面板
Fig. 4 Software front panel

取样电阻阻值 R m 设置，以及输入输出电压信号波 表 1 为输出电压信号幅值 U om = 5 V、频率
形、电导电纳 -频率曲线、导纳关系图、拟合导纳圆、 范围 38.00 kHz∼42.00 kHz 时，多次重复测量结果。
超声换能器参数等测量数据与结果的显示。 表 2为对应的相对测量误差。
程序框图较为复杂，文中不再赘述。 表 3 为输出电压信号幅值 U om 取不同数值、频

率范围取38.00 kHz∼42.00 kHz、间隔50 Hz时的多
5 测试数据与结果分析
次测量结果。表4为对应的相对测量误差。
针对 40 kHz 超声换能器进行了测试。取样
电 阻 R m 精 度 为 1%， 阻 值 为 510 Ω。采 样 频 率 1.4
F s = 400 kHz，采样时间 T s = 2.5 µs，采样点数 1.2
N = 40000，信号持续时间 T p = 0.1 s。频率点数 1.0
K = 80，频率间隔∆F = 50 Hz。下限频率F L 、上限 0.8
频率 F H 、输出电压信号 u o (t) 的幅值 U om 分别取不 ႃ࠮njႃጪ/10 -3 S 0.6
同数值。 0.4
图5 为一组不同频率下电导、电纳的实测数据， 0.2
图6为对应的导纳关系数据散点图以及进行曲线拟 0 ႃ࠮
合后所得到的导纳圆。可以看出，拟合导纳圆与实 ႃጪ
-0.2
38 39 40 41 42
测导纳数据点吻合得相当好。
ᮠဋ/kHz
对应的超声换能器模型参数为R 0 = 6.067 kΩ，
R 1 = 0.8743 kΩ，C 0 = 2.975 nF，C 1 = 177.14 pF， 图 5 电导、电纳实测数据
L 1 = 86.97 mH。 Fig. 5 Measured data of conductance and electricity