超聲換能器檢測項目詳解

一、基本性能參數檢測

1. • 檢測方法：頻譜分析儀或脈沖回波法測量。
   • 重要性：決定換能器分辨率和穿透深度。帶寬越寬，成像分辨率越高。
2. • 測試內容：輸入電信號與輸出聲信號的轉換效率。
   • 標準參考：IEC 61157、ASTM E1065。
3. • 參數：脈沖寬度、上升時間、阻尼特性。
   • 影響：脈沖過寬會導致圖像偽影，需通過方波激勵測試優化。

二、聲學性能檢測

1. • 測試工具：水聽器掃描系統或激光測振儀。
   • 關鍵指標：聲壓分布、焦點位置、旁瓣強度（醫療換能器要求旁瓣≤-20dB）。
2. • 應用場景：醫療治療換能器需符合IEC 60601-2-5安全限值，避免組織損傷。
3. • 檢測內容：壓電材料與負載介質的阻抗匹配度。
   • 改進措施：匹配層厚度優化（通常為1/4波長）。

三、電學性能檢測

1. • 測試儀器：阻抗分析儀。
   • 參數：諧振頻率、反諧振頻率、等效電路參數（Rm、Cm、Lm）。
2. • 標準范圍：壓電陶瓷（PZT）介電常數通常為1000-4000，損耗角＜5%。
   • 異常判斷：電容突變可能預示內部裂紋或脫粘。

四、機械與耐久性檢測

1. • 方法：激光多普勒測振儀或有限元仿真。
   • 目標：確保振動模式為理想厚度振動，避免彎曲模態干擾。
2. • 項目：抗沖擊（如1m跌落測試）、耐壓（工業探頭需承受＞10MPa靜態壓力）。
3. • 高溫高濕測試：85℃/85%RH條件下持續工作48小時，觀察性能衰減。
   • 熱循環測試：-40℃~+125℃循環10次，檢驗材料熱匹配性。

五、材料與工藝專項檢測

1. • 參數：d33系數（＞300pC/N）、機電耦合系數（k?＞0.45）。
   • 檢測儀器：準靜態d33測量儀。
2. • 方法：X射線成像或聲顯微檢測，確保無氣泡或脫粘（缺陷面積＜1%）。
3. • 要求：陣元間靈敏度差異＜±10%，時間延遲誤差＜5ns。

六、應用場景專項檢測

1. • 生物安全性：符合ISO 10993細胞毒性測試。
   • 陣元導通性：128陣元導通率需＞99%。
2. • 信噪比（SNR）：鋼件檢測需≥30dB。
   • 盲區測試：檢測近表面缺陷能力（如5mm內分辨率）。
3. • 焦點聲強：需達1000-5000 W/cm²，采用輻射力天平法標定。
   • 熱安全性：焦點外溫升＜1℃/分鐘。

七、檢測標準與趨勢

• 國際標準：IEC 62127（聲場測量）、IEC 63091（相控陣性能）。
• 新興技術：AI輔助缺陷識別、自動化掃查機器人。
• 趨勢：從單一參數檢測向多參數耦合分析發展（如電-聲-熱協同測試）。