探头的激励方式

    众所周知，高频探头（如100MHZ以上）的激励方式一般都是负尖脉冲激励，我们这有台超声显微镜，我用示波器采集了激励脉冲，如图1所示，脉冲持续时间约为60ns，上升时间约为7ns，时域很短，因此对应的频域会很宽，所以能较好的激起各种频率的探头，我疑问的是，我对时域波形进行fft之后发现高频成分的波形幅值都特别小，这么小的幅值能成功激起高频探头吗？ 因为只有含义探头固有频率的频率成分，才能达到好的激发效果。请高手指教一二  谢谢大家  
@luolang1314  @强天鹏  @枫林晚  @糟老头子

这个不了解啊，抱歉。猜测一下，是不是因为高频探头的晶片非常薄，所以不宜采用高电压？胡乱猜测，万万不要当真

激发脉冲频域图中的波幅说明不了任何问题。第一个激发脉冲时域图才用来分析激励探头的电压。中低频一般从100至400伏，高频略低。尖脉冲有两个指标，第一是幅值或者说能量的表征，第二是脉冲上升沿或持续时间。幅值只要能满足探头晶片起振电压即可，并不是越高越好。同意板凳所说的，高频探头不宜采用高电压，否则很容易击穿，或者影响探头寿命

luolang1314 发表于 2013-5-21 20:30
激发脉冲频域图中的波幅说明不了任何问题。第一个激发脉冲时域图才用来分析激励探头的电压。中低频一般从10 ...

老师，您说的意思我大体明白。 首先，如果用高频探头的话，激发电压不宜用太高，防止击穿晶片，这个我理解。
现在有一个疑惑  就是高频探头是如何被激发的？ 我是这样理解的：负尖脉冲的作用时间短，振动冲击能量大，频率分量丰富。当负尖脉冲作用到晶片上后，会产生各种频率分量的振动，晶片固有频率附近的振动就会被加强，从而可以较多的把这种振动往外传递出去。所以如果想让一个高频探头的晶片很好的被激发，应该保证频域图中含有晶片的固有频率成分。 您说的频域图中的幅值说明不了任何问题，我担心的是如果高频成分的频率分量的幅值太小（也就意味着能量小），会不会对高频探头达不到一个较好的激发效果？ 还有，您说的负尖脉冲的上升沿这个指标有什么意义呢？

激励信号加在高频探头上，探头产生阻尼振动（由探头的性能、机械品质因子和阻尼等决定振动频率及持续时间）。此时并不需要激发脉冲覆盖高频探头的频率，当然存在一个最佳激发频率。尖脉冲不像方波脉冲那样具备调谐和脉冲宽度可调，主要有一个能量指标衡量激发效果。所以不存在激发脉冲存在高频率分量或高频率分量幅值太小。只有时域当中尖脉冲的幅值达到激发探头的电压阈值即可，并且不宜过大。此时一般用能量（uj)来提供对不同电压阈值要求探头的选择，低于探头电压阈值的激发电压，有时候仍然可以激发探头，不过回波信号幅值较低而已，对探头回波频率影响不大。
负尖脉冲上升沿确定与探头电路（电容充放电时间）充放电时间有关，很多时候会影响回波持续时间以及回波其它指标。
你如果要考虑激励脉冲与探头匹配的关系，可以采用不同尖脉冲信号（时域图、频域图作为参考），然后观察探头回波频域图。
探头回波频域图才决定探头高频成分和频率分量的幅值或能量大小吧。
尖脉冲或其它脉冲一般推动探头振动，并且影响探头回波接收以及电子噪声，但发出的回波频率，起主要作用的还是探头的基本性能。我是这样理解的。探头固有频率与晶片厚度和声速有关，与激发脉冲关系不大吧。

{:soso_e163:}

luolang1314 发表于 2013-5-22 07:00
激励信号加在高频探头上，探头产生阻尼振动（由探头的性能、机械品质因子和阻尼等决定振动频率及持续时间） ...

谢谢老师您的回复，其实现在我们之所以研究这个问题的原因只是想确定我们这台脉冲发射仪器到底能不能很好的激起高频探头（比如200M），我们准备购置的发生仪器的负尖脉冲形状如上面所示。老师您有什么意见呢？

向仪器厂家索要相关资料看看。询问他们有没有搭载200M高频探头的案例。向生产探头的厂家了解他们测试仪器的性能。
高频探头一般比较贵，可不像我们普通超声探头，便宜的二十块，贵的几百，用坏了损失也不大。
购买之前，让厂家进行测试一下你们所用规格探头，很有必要。

对仪器具体的工作原理不太了解，就按自己的想法猜测一下吧。
你贴的图2是安装探头后接收的回波信号吗？如果是的话，那探头频率看起来远没200MHz啊，应该是20MHz左右吧。
如果是仪器发射电路的激发脉冲，那么此脉冲发生器的频带宽度应该不包含200MHz。因为波幅下降20db后看起来只是不到30MHz这样子。
你的脉冲发生器是什么牌子？那个型号？
以上是本人没有根据的胡乱猜测，提出仅是为了得到高手的批评改正。

还有，你用200MHz的探头是什么的干活？向一般材料中发射如此高频声波，得到的回波噪声不是大大的嘛！