Page 226 - 《应用声学》2025年第2期

486 2025 年 3 月

表 4 增益测试数据
Table 4 Gain test data

示波器输入/mV 实际输入/µV 电路板输出/mV 放大倍数 实际放大倍数/dB 理论放大倍数/dB 误差/%
2 1.998 479 239739.5 107.59 100 7.59
4 3.996 688 172172 104.72 100 4.72
6 5.994 896 149482.667 103.49 100 3.49
8 7.992 1093 136761.625 102.72 100 2.72
10 9.990 1300 130130 102.29 100 2.29
20 19.980 2217 110960.85 100.90 100 0.9
30 29.970 3042 101501.4 100.13 100 0.13

选择最大增益 100 dB，示波器测试放大盒输出噪声
幅度的有效值，测量结果见图 14，得到放大盒的输
入噪声电压e ni 为

0.3819
e ni = √
5 6
10 × (14.3 − 0.0019) × 10
√
≃ 1.03 nV/ Hz. (10)
ᇨฉ٨
ηՂԧၷ٨
考虑示波器存在固有噪声、电源、以及输入输
ஊܸ٨ 出线等因素，放大盒的输入噪声电压 e ni 存在一定
测量误差，比实际值偏大。
图 12 测试环境
Fig. 12 Circuit testing environment
4.4 使用性能检验
4.2 带宽测试
经前置放大盒输出的信号进入采集板进行数
测试信号 −3 dB 带宽具体测试步骤为：通过电 模转换后，通过 485 总线将数据上传至上位机后进
位器旋钮将后级增益调为 0 dB，然后将信号放大盒 一步存储及处理。同时上位机可以下发参数给采集
输入端口接到信号发生器端，输出端口接到示波器 板，如：采样延迟时间、发射间隔、采样率、采样点数、
端，采用扫频法进行测量，测量结果见图13。具体操
平均次数等。采集控制电路可实现接收换能器在同
作为信号发生器输出固定幅度信号，扫频得到最大
一位置时，控制多次激励发射换能器，然后多次采集
幅度值，再记录幅度衰减到 −3 dB 时的上下限频率
接收数据叠加平均，此举可降低随机噪声的影响，进
分别为14.3 MHz和1.9 kHz。
一步提高SNR。
4.3 噪声指标测试 将放大采集电路固定在扫描平台上进行实验，
通过示波器测试放大盒的噪声指标，参考示波 过程如下：采用一发一收空气耦合探头，探头主频约
器进行测量时的一般准则 [19] ，将放大盒BNC短接， 为40 kHz，圆形阵列半径为0.3 m。发射换能器保持

160
140
120
ࣨए/mV 100
80
60
40
20
0.3 0.5 0.7 1.1 1.5 1.9 2.5 3.7 4.7 5.9 7.5 10.0 20 30 40 60 80 100 200 300 400 600 750 1000 2000 3000 5000 8000 11000 16000
ᮠဋ/kHz
图 13 带宽测试
Fig. 13 Bandwidth testing