Question

老师，您好！问您一个脉冲频率的问题。

对于驱动超声探头的脉冲波，我想确认一下脉冲频率是否是指每秒钟高低电平过程的重复过程吗？如果是这样的话，每个高低电平的具体过程是一种有无得状态还是说有一种类似方波，有电压慢慢升和降的过程？谢谢！

Answer 1

看来你是一点也不了解超声波驱动、
目前，使用量最大的超声波换能器（探头）用的都是压电陶瓷材料。
压电陶瓷，看上去就是一个陶瓷的薄片，从零点几毫米到几毫米的都有，一般是圆形，大的形如一元硬币，小的如粘在牙齿上的韭菜叶。陶瓷片的两面覆有导电金属，但两个面互相之间隔着压电陶瓷，用万用表测量是绝缘的，用电桥能测出几百PF到几千PF的电容。
这个压电陶瓷不同于普通的陶瓷，当电流从它的一面流经另一面时它会发生变形，也就是变厚或者变薄。反过来当它受到挤压时，这两面的电极还会有电流输出。
咱们只说发射，刚才介绍压电陶瓷材料的特点你也知道了，换能器里面就是这东西，你给他电，他就变形；给他交流电，他就交替着变形 ——变厚->变薄->变厚->变薄...... 这就像喇叭，能产生声音。
当你给他超声波频率（>20KHz）的交流电时，他发出的就是超声波，明白了么？
现在回答你的问题，如果这个陶瓷片，它两极的电压是0V-10V-0V-0V这样的变化，这就像电能在对陶瓷片做“推->自然还原->推->自然还原->推->自然还原......”这样的工作，压电陶瓷一样能发出超声波，就跟喇叭一样，但是这样的效率肯定不高。
如果我们给它的电压是-10V -> +10V -> -10V -> +10V，这相当于电能对陶瓷片做“推->拉->推->拉->推->拉......”这样的工作，效果显然比前者更好。
实际上，压电陶瓷材料的电气特性还分复杂，它相当于电容+电感+电阻的组合，不适合用+10V -> -10V 这样的方波驱动，刚才这么说只是为了和前者相比较。如果你真用方波来驱动，那波形看起来会很‘奇怪’，但是，探头肯定能发出超声波来。就像一根火柴也是火，燃气灶也是火，前者可以照个亮，后者可以炒盘菜。所以要想得到较大的功率，就得用接近正弦波的方式驱动，而且电压要高得多。
另外压电陶瓷材料还有一种特性 ——跟频率相关，若你给他的频率如果不对，它的电声转换效率就很低，也就是说大部分电能没有变成声波，而是其它方式消耗掉了。厂家在出厂探头时，都会标记这个探头的中心频率，例如40KHz，这个频率就是探头电声转换效率最高的频率。