Page 86 - 《应用声学》2022年第3期
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                       20                            1 MHz        200                           1 MHz
                        0                                          0
                                                                -200
                      -20
                         46     48     50      52     54            46     48      50     52     54
                       80                            2 MHz        800                           2 MHz
                     ᣥѣႃԍ/mV  -40 0                            ᣥѣႃԍ/mV  400 0
                       40



                         46     48     50      52     54        -400 46    48      50     52       54
                      100                            3 MHz       1000                           3 MHz
                        0                                          0
                     -100                                      -1000
                         46     48     50      52     54            46     48      50     52     54
                                       ௑ᫎ/µs                                      ௑ᫎ/µs
                                 (a) ᧫रඵզ٨ᄊᣥѣႃԍηՂ                        (b) 2ՂCMUT૱ᑟ٨ᄊᣥѣႃԍηՂ
                                         图 5  针式水听器和 2 号 CMUT 换能器的输出响应
                          Fig. 5 Response waveforms of the needle hydrophone and CMUT transducer (No. 2)

                                                表 2  接收灵敏度测试实验数据
                          Table 2 Experiment results of CMUT receiving sensitivity measurement


                       频率/MHz       V N /mV   S N /(mV·MPa −1 )  V C /mV  S C /(mV·MPa −1 )  S CdB /dB
                           1         54.5          1206          550         12170.64       −218.29
                           2        122.5          1126          1167        10726.87       −219.39
                           3         245           1088          2799        12429.84       −218.11




             2.2 脉冲回波响应测试                                      低噪运算放大器转换和放大后输出至示波器,在测
                 2 号 CMUT 换能器在脉冲激励下发出超声波                       试过程中该低噪运算放大器的增益为 30 dB。图 8
             信号,经铝块反射后的超声波回波信号由相同换能                            给出了 CMUT换能器的脉冲回波测试结果,第一次
             器接收,以验证CMUT换能器的发射和接收超声波                           回波信号和第二次回波信号清晰可见,这两次信号
             的功能。CMUT 换能器的脉冲回波 (pulse-echo) 响                  均为入射超声波在铝块的前表面反射回波信号。
             应测试装置示意图如图 6 所示。图 7 给出了实际测
                                                                                              ᇨฉ٨
             试装置,图中也给出了 CMUT换能器与铝块的位置
             关系,CMUT 换能器与铝块的前表面之间距离为                                    ᰴԍᑢф̗ၷႃ᡹T/R          Ͱ٪ஊܸ٨
             10 cm,铝块厚度为6.5 cm。
                 在脉冲回波响应测试中,2 号 CMUT 换能器施                                   DC
             加了20 V直流偏置电压,基于MAX14808芯片的双

             极性高压脉冲产生电路产生3 个双极性方波脉冲电                                                          ᨸڱ
             压驱动换能器发出超声波信号。每个方波脉冲的周                                         CMUT(2Ղ)
             期为 0.5 µs (频率为 2 MHz),高电平为 5 V,占 50%
                                                                        图 6  脉冲回波响应测试装置示意图
             时间,低电平为 −5 V,占 50% 时间。2 号 CMUT 换                     Fig. 6 Schematic of the pulse-echo response mea-
             能器将接收到的超声波回波信号转换为电信号经                                surement setup
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