聲發(fā)射儀技術(shù)指標(biāo)淺談
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3 聲發(fā)射儀的主要部件
聲發(fā)射儀一般包括以下部件，但由于結(jié)構(gòu)的差異，可能會有不同的表現(xiàn)形式。
3．1 傳感器類型
聲發(fā)射傳感器一般是壓電陶瓷材料制造成的，選擇時主要考慮其諧振頻率、靈敏度、溫度范圍、結(jié)構(gòu)形式、信號接口等因素。傳感器的諧振頻率應(yīng)滿足待測設(shè)備、材質(zhì)、耦合介質(zhì)等的需求。
3．2 前置放大器
主要考慮增益、頻率、供電方式和信號接口遞范圍。增益的選擇要考慮傳感器和后續(xù)信號處理通道的匹配問題，而接口方式則需要考慮傳感器的接口、供電和信號輸出接口等因素。前置放大器頻率范圍應(yīng)覆蓋所趕興趣信號的頻率范圍。供電一般選擇與信號復(fù)用的方式。
3．3 信號處理板
一般由1個或者多個信號處理板構(gòu)成整個系統(tǒng)，信號處理板主要完成對來自前置放大器的聲發(fā)射信號的處理，得到滿足要求的參數(shù)數(shù)據(jù)和/或波形數(shù)據(jù)。一個信號處理板可以包含一個或者多個信號處理通道。
3．4 計算機(jī)系統(tǒng)
其功能是將各個信號處理卡得到的波形和/或數(shù)據(jù)讀到計算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行保存、處理和顯示等操作。不同類型的聲發(fā)射儀對計算機(jī)系統(tǒng)的要求不一樣，如前所述，參數(shù)式聲發(fā)射儀對計算機(jī)系統(tǒng)的要求較低，參數(shù)-波形式次之，直接波形式對計算機(jī)系統(tǒng)的要求最高。計算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)該有適當(dāng)?shù)纳壓蛿U(kuò)充能力。
3．5 采集分析軟件
采集、分析軟件可以分成獨立的幾個軟件，也可以是多個軟件功能集合到一起，但都應(yīng)該可以實現(xiàn)實時采集、分析、保存等的功能。如前所述，采集分析軟件至少應(yīng)可滿足實時定位、實時關(guān)聯(lián)分析和結(jié)果顯示，并可實時將結(jié)果予以保存。如果有波形的系統(tǒng)應(yīng)可實時觀察部分或者全部的波形。
軟件最好有全中文界面，便于學(xué)習(xí)和操作。
4 聲發(fā)射儀的重要技術(shù)指標(biāo)
4．1信噪比（SNR）
一般是指信號系統(tǒng)允許無失真接收的最大信號和系統(tǒng)背景噪聲的比值，常用此比值的常用對數(shù)乘以20得到分貝值來表示信噪比。作為儀器，信噪比越大越好；但是，一般信噪比大的儀器制造成本高，有時信號比的增加會急劇增加造價，勢必售價被提高。SNR和系統(tǒng)的最小門檻相關(guān)，一般可以選擇無機(jī)械信號時系統(tǒng)允許的最小門檻來估算SNR的水平。
4．2 頻率范圍
頻率范圍是指前置放大器和信號處理板的模擬信號帶寬，它取決于濾波器和信號通道的整體特征，而非某個部件的頻率范圍。一般通過濾波器的組合可以覆蓋10KHz～2MHz的范圍就可滿足大多數(shù)應(yīng)用。對于特定的應(yīng)用，應(yīng)該選擇最為接近其頻率范圍的濾波器組合以實現(xiàn)對噪聲的抑制，并不是帶寬越寬越好。一般而言，濾波器帶寬越寬其信噪比越低。
4．3 聲發(fā)射參數(shù)
無論是何種技術(shù)和何種處理方法制造的儀器，一般應(yīng)該包括：上升時間、持續(xù)時間、峰值幅度、計數(shù)值、能量等參數(shù)，最好還可以包括到峰計數(shù)、均方根電壓、信號平均電平參數(shù)。
4．4 軟件功能
應(yīng)可以實時采集各個通道的數(shù)據(jù)，實時定位分析、濾波處理，以特定的方式顯示數(shù)據(jù)處理的結(jié)果、保存處理結(jié)果。應(yīng)可離線處理所保存的數(shù)據(jù)，輸出分析結(jié)果。一般國產(chǎn)儀器采用中文界面的緣故比較容易學(xué)習(xí)，進(jìn)口儀器大多都是英文界面，但功能較為強(qiáng)大，在選擇時是一個值得考慮的因素。軟件至少應(yīng)該提供線定位、三角形定位（如需要）算法，最好提供球形定位、矩形定位算法，定位精度在50mm以下為宜。
4．5 每秒撞擊數(shù)（HITs/S）
這個指標(biāo)是衡量一臺聲發(fā)射儀實時性最為重要的指標(biāo)，如果對儀器的實時性非常關(guān)心，請仔細(xì)考慮這個指標(biāo)。這個指標(biāo)進(jìn)一步分解為單個通道每秒撞擊數(shù)和整臺儀器的每秒撞擊數(shù)。單個通道的每秒撞擊數(shù)實際上衡量了單個通道接收聲發(fā)射信號和由此產(chǎn)生的參數(shù)或者波形數(shù)據(jù)的能力；而整臺儀器的每秒撞擊數(shù)則用來衡量儀器整體的信號接收和處理能力，它是指各個聲發(fā)射信號處理通道處理聲發(fā)射撞擊的總和。一般前者指標(biāo)可以做的很高，但是后者則需要倚賴許多因素，例如：ADC采樣頻率、通道數(shù)、軟件的影響等。采購時這兩個指標(biāo)都非常重要，要統(tǒng)籌考慮。無論何種儀器，此指標(biāo)都適用。
4．6 ADC的采樣頻率
在數(shù)字聲發(fā)射儀中，此參數(shù)決定了對信號的分析能力，它直接影響定位精度、到達(dá)時間、上升時間、峰值幅度等參數(shù)的數(shù)值。筆者認(rèn)為，ADC的采樣頻率濾波器最高頻率的10～20倍左右為宜，倍數(shù)太高會增加數(shù)據(jù)的流量、影響實時性，而倍數(shù)太低會丟失有效的細(xì)節(jié)。例如，如果聲發(fā)射信號的諧振頻率為300KHz，濾波器的范圍為100～500KHz，則ADC需要達(dá)到的采樣頻率在5MHz～10MHz為宜。
4．7 ADC的分辨率
ADC的分辨率決定了儀器對小信號的分辨能力，一般用12～16位分辨率的ADC，個別可選擇18位。ADC的分辨率和SNR相比，SNR更能表征儀器的設(shè)計和制造水平，因為ADC分辨率高的ADC的不一定可以實現(xiàn)SNR高。
4．8 增益
模擬和數(shù)字聲發(fā)射儀都可以有增益選擇，此參數(shù)用來改善系統(tǒng)的動態(tài)范圍和可接收的信號范圍。增益可以是對模擬信號加增益放大，也可以對ADC結(jié)果進(jìn)行抽樣得到"處理增益"。
4．9 附加接口
聲發(fā)射儀一般都具有測量附加參數(shù)的接口，主要用來測量聲發(fā)射測試時的環(huán)境溫度、設(shè)備的壓力等，但這些都不屬于聲發(fā)射技術(shù)本身所必須的參數(shù)，只是實驗條件而已！部分儀器提供其它接口用來通訊、同步等功能，一般可根據(jù)需要選擇考慮。
5、結(jié)論
上述各項是選擇、比較聲發(fā)射儀的一些重要技術(shù)考慮。作為一個集多種技術(shù)于一體的技術(shù)產(chǎn)品，聲發(fā)射儀的比較和選擇是比較復(fù)雜的，需要考慮諸多因素，除了上述各因素外，還應(yīng)該考慮重量、體積、價格、服務(wù)等因素。任何因素對采購的決策不應(yīng)起決定的影響，應(yīng)該在考慮技術(shù)指標(biāo)、服務(wù)、價格等各個因素后，做出最終的決策。
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