實驗名稱:

功率放大器在透明式定向發(fā)聲換能器實驗測試與驗證中的應(yīng)用

實驗設(shè)備:

動態(tài)信號分析儀，精密阻抗分析儀，混合域示波器和任意函數(shù)發(fā)生器，ATA-4011功率放大器等。

實驗內(nèi)容:

提出透明式定向發(fā)聲換能器技術(shù)要求，設(shè)計了一種基于逆壓電效應(yīng)的有效的透明式定向發(fā)聲換能器結(jié)構(gòu)一一壓電雙夾片式的圓形多層懸膜透明式換能器結(jié)構(gòu)，通過仿真得到一階諧振頻率和聲壓級的大小隨著陣元半徑的增大而降低、隨著彈性層或絕緣層厚度增大而增大等影響，選擇仿真結(jié)果符合設(shè)計研究目標(biāo)的換能器進(jìn)行樣品的加工制作。

實驗過程:

聲頻定向換能器測試系統(tǒng)如圖所示，測試的整體流程可總結(jié)為：信號由任意函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生，經(jīng)動態(tài)信號分析儀分析后，儲存至電腦并發(fā)出，信號類型為正弦輸入信號。

通過DSP系統(tǒng)處理接受到的信號，處理后的聲音信號經(jīng)過功率放大器裝置進(jìn)行放大；將放大后的兩列超聲信號通過換能器向空氣中發(fā)射，超聲波在空氣中自主地發(fā)生非線性解調(diào)效應(yīng)，產(chǎn)生高指向的可聽聲;傳聲器的把可聽聲信號轉(zhuǎn)化為電信號，通過信號采集設(shè)備接收和采集; 使用混合域示波器對信號進(jìn)行分析; 使用動態(tài)信號分析儀顯示信號。

（1）換能器超聲聲壓級和頻率響應(yīng)測試；

（2）指向性測試。

實驗結(jié)果:

通過將一系列的樣品進(jìn)行測試后，剔除不可控的因素和加工導(dǎo)致的樣品不規(guī)范的原因，得到了兩組測試結(jié)果較好的數(shù)據(jù)。

樣品頻響曲線

仿真與實驗結(jié)果表明，所設(shè)計透明式定向發(fā)聲換能器具有良好的指向性，主瓣波束的指向角在±30°之間；實驗測試得到的一階諧振頻率和聲壓級的大小與通過理論計算和仿真得到的結(jié)果在誤差范圍內(nèi)保持一致。

樣品指向性

換能器的工作頻率在超聲范圍內(nèi)(30kHz -70kHz)，聲壓級能達(dá)到70dB以上，驗證了所設(shè)計的透明式定向發(fā)聲換能器具有一定的可行性。

實驗中所用到的功率放大器ATA-4011參數(shù)指標(biāo)：

注：此實驗案例參考自知網(wǎng)論文《透明式定向發(fā)聲換能器的研究與設(shè)計》