应答超声波测试挑战，如何采选符合的数字化仪？

一、数字化仪的超声波诈欺

超声波是频率大于东说念主类听觉规模上限的声学声压（声学）波。超声波诞生的责任频率为20 kHz至几千MHz。表1纪念了一些更常见的超声波诈欺的特征。

每个诈欺中使用的频率规模齐反应了推行情况下的均衡。提升责任频率不错通过提升永别率来检测较小的伪影，但较高频率的信号无法穿透那么远。超声波诈欺的常见问题是信号衰减，它与信号频率成反比。因此，在名义联系诈欺中频频使用畸形高的频率，而当需要更大的穿透力和功率时，较低的频率更占主导地位。固然，增多数字化仪的动态规模也不错让您检测更小的信号。

二、数字化仪选型

表1：常见超声波诈欺的特征以及保举的Spectrum数字化仪

1.采样率：

居品选型主要与推行诈欺中频率联系。一般来说，数字化仪的采样率需若是诈欺频率的5到10倍。除非诈欺中使用多普勒频移，即使频率可能不是那么高，但跟着频移，定期间辨率也需要更高，而频移宽泛是需要测量的信号周期的一小部分。在多普勒诈欺中，数字化仪的采样率可能需要远高于所用频率的10倍。

2.带宽：

数字化仪带宽应进步诈欺中使用的最高频率至少两倍。使用较低带宽将导致较高频率信号的衰减，况且可能限度测量永别率和精度。

3.动态规模：

增多数字化仪的动态规模（位数）不错检测更小的信号。更高永别率的ADC宽泛可提供更好的信噪比，从而不错在祛除采蚁集检测大信号和小信号。这即是为什么前沿系统时常使用更高永别率的ADC或信号料理（如平均和滤波）来提升其举座测量机灵度。

4.其他成分：

数字化仪的输入电路必须与超声波传感器的输出阻抗和耦合条目细密匹配。德想特大巨额数字化仪齐提供输入旅途、配置和末端阻抗的采选，以竣事最好匹配。

把柄超声波信号的性质，数字化仪的采集时势也可能很热切。数字化仪收受和料理多个采集的身手使得多个信号突发或脉冲超声波的诈欺成为现实，况且突发事件之间的死区时代最小。分段、门控和流式采集时势齐不错在确保准确拿获和分析每个事件方面推崇作用。此外，德想特数字化仪还提供信号料理功能，举例平均、峰值检测、滤波和快速傅立叶变换(FFT)。其中，平均和峰值检测可行为基于FPGA的里面料理功能。其他信号料理功能可在配套的SBench6软件平台或第三方软件中使用。

三、典型的超声波诈欺

以下超声波测距仪的测量讲解了数字化仪中可用的一些功能。该诞生辐照五个40 kHz的声脉冲。本次测试的测量传感器是100 kHz带宽面孔麦克风。麦克风需要一个1兆欧的直流耦合输入端接。下图露馅了SBench6软件对该测量结果的露馅。数字化仪使用多种采集时势进行树立。它得回五个超声波脉冲行为单次测量。露馅屏顶部的预览窗格露馅了这些突发脉冲。每个事件齐带随机代戳，屏幕左下角的时代戳深刻馅事件的饱和时代和相关于其他事件的时代。

所采集的第一个脉冲的缩放露馅（包括来自主见的衰减反射）露馅在左上方露馅的轨迹中。请细致，后缘并不服坦。FFT视图露馅右下象限中采集信号的频谱。除了40 kHz主频率以外，还有80 kHz的二次谐波和领会的低频杂散重量。所采集信号的基线飞腾是由于低频杂散拾取形成的。把柄此频谱视图，对信号诈欺截止频率为20和50 kHz的带通滤波器（右上网格）。滤波导致信号后沿变平。五个得回的突发的平均值露馅在左下网格中。每个视图的垂直轴均按麦克风的机灵度进行缩放，并以声压（帕斯卡）为单元读取。这些视图提供了联系所采集信号的热切量化信息。

此外，信号频率以及最大和最小信号幅度的测量结果露馅在标志为“信息”的框中。这是可用测量的一小部分样本。数字化仪极度配套软件提供多种测量和分析用具，以匡助超声波诈欺的设备。

四、用户案例

● 中国上海交通大学正在联系由预制微气泡的惯性空化产生的子泡的特色。为了检测惯性空化和散射，传感器产生的信号由TS-M4i.4410-x8 130 MS/s、16位数字化仪采集。然后将数据传输到规划机进行傅里叶变换和功率谱分析。

● 英国利兹大学电子与电气工程学院如何使用TS-M4i.4420-x8高永别率数字化仪、等离子体金纳米棒和高强度聚焦超声 （HIFU） 来校正用于治疗癌组织的非侵入性本事。

● 中国上海交通大学传感科学与工程学院，他们正在使用一种闭环反馈贬抑器，基于脉冲长度（PL）的退换步调来提升平稳空化（SC）行径的时代平稳性。主见是在靶区竣事可控和期望的SC活性，以提升治疗后果和生物安全性。该树立使用TS-M4i.4410-x8 130 MS/s、16位PCIe数字化仪来详情轮回微气泡的声辐照特色。数字化仪采集传感器产生的信号，并将数据高速传输到规划机进行后续料理。