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當(dāng)前位置:首頁(yè)   >  產(chǎn)品中心  >  超聲波檢測(cè)儀器  >  阻抗分析儀  >  PV520A超聲元件分析儀

超聲元件分析儀

簡(jiǎn)要描述:超聲元件分析儀PV520A系列產(chǎn)品是由清華大學(xué)自動(dòng)化系和中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)所共同研制開(kāi)發(fā)的,用于壓電超聲器件和設(shè)備的檢測(cè)綜合性解決方案。
PV520A是在PV70A基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的全新一代便攜式觸摸屏分析儀。

  • 產(chǎn)品型號(hào):PV520A
  • 廠商性質(zhì):生產(chǎn)廠家
  • 更新時(shí)間:2024-10-12
  • 訪  問(wèn)  量:2401

詳細(xì)介紹

品牌其他品牌應(yīng)用領(lǐng)域食品,電子,電氣,綜合
型號(hào)PV520A操作方式7.8寸觸摸屏
頻率范圍1KHz~1MKHz測(cè)量指標(biāo)所有參數(shù)、圖形
基本精度<0.1%測(cè)量速度5秒/件(1000)點(diǎn)掃描
頻率精度±10ppm相位分辨率0.15度
環(huán)境溫度10~40℃阻抗范圍1Ω~1MΩ
頻率步進(jìn)0.1Hz~任意供電AC100V~AC250V 50~60Hz 30W

產(chǎn)品簡(jiǎn)介:

1. 尺寸僅有24cm*14cm*(5cm10cm),重量?jī)H有1.95千克。

   目前最便攜的超聲阻抗分析儀。

2. 超大觸摸屏,無(wú)需物理按鍵,一次顯示全部參數(shù)和圖形,更直觀。

3. 超快測(cè)試速度,一次測(cè)試1000點(diǎn)僅需5秒。

4. 也可以連接電腦使用,且軟件與PV70A/80A*兼容。

5. 最大測(cè)試頻率可達(dá)5MHz

 

一.   關(guān)于供電

系統(tǒng)可以工作在AC220V-250V的任意電壓下,功率30W,本儀器自帶專用電源,電源插口在儀器后部5芯的航空插頭。

 

 

 

 

二.   操作流程:

儀器操作流程如下:

1. 左后方五芯航插接上儀器專用電源,然后打開(kāi)儀器左側(cè)的開(kāi)關(guān)。

2. 系統(tǒng)啟動(dòng)完成后,進(jìn)入中文"或者英文"即可進(jìn)入相應(yīng)的操作界面。

3. 請(qǐng)將兩端的測(cè)試夾具接到中間兩個(gè)BNC測(cè)試端,(如果是陶瓷專用治具,則可以方便地直接接到所有四個(gè)BNC測(cè)試端)

4. 設(shè)定起始(START" 頻率和終止 (END)" 頻率,頻率單位都是“KHz"。因?yàn)槭怯|摸屏,所以按下輸入位置即會(huì)彈出輸入鍵盤。

5. 設(shè)定檢測(cè)精度,根據(jù)所需要的測(cè)試點(diǎn)數(shù)不同一共有六個(gè)檔位:

Fast, Normal, Medium, High, Higher, Highest

如果器件的Qm較低,選擇靠前的檔位;如果器件的Qm較高,選擇靠后的檔位。

越低的檔位,測(cè)量點(diǎn)數(shù)越少,時(shí)間越短,越高的檔位,測(cè)量點(diǎn)數(shù)越多,時(shí)間越長(zhǎng)。

選擇檔位只要能保證導(dǎo)納圓大體上成圓形就可以,這樣可以節(jié)約測(cè)量時(shí)間。

檔位Fast測(cè)量點(diǎn)數(shù)大概在200點(diǎn),最高的檔位Highest測(cè)量點(diǎn)數(shù)大約在2000點(diǎn)。

比如:一般倒車?yán)走_(dá)選擇第一檔Fast就可以,但是超聲焊接卻需要選擇最高一檔Highest

啟動(dòng)"即可以開(kāi)始一次測(cè)量,測(cè)量時(shí)進(jìn)度條顯示測(cè)量進(jìn)度。

如果測(cè)到的到導(dǎo)納圓曲線"不能完整成圓,則精度設(shè)定"提高一檔再測(cè)。在屏幕左邊顯示一個(gè)完整的導(dǎo)納圓圖,右邊顯示一個(gè)波谷一個(gè)波峰,才是一次正確的測(cè)試!





文本框:

 


 

 

 


7. 儀器的物理按鈕也是“啟動(dòng)"功能,在儀器上面板靠后的位置。

8. 儀器右后方三芯航插可以接外置式啟動(dòng)開(kāi)關(guān)。

9. 點(diǎn)擊設(shè)置"可以進(jìn)入儀器測(cè)試速度選擇界面,一共有

5ms/dot, 10ms/dot, 20ms/dot 三個(gè)檔位可以選擇。如果選擇5ms/dot,那么highest測(cè)試一次時(shí)間大約是10秒。

 

四: 測(cè)量圖形及數(shù)據(jù)

1. 圖形介紹

系統(tǒng)默認(rèn)顯示“導(dǎo)納圓圖"+“對(duì)數(shù)圖"

導(dǎo)納圓圖:導(dǎo)納隨頻率變化在極坐標(biāo)系下顯示的軌跡。

對(duì)數(shù)圖:紅線是阻抗幅度的對(duì)數(shù)值曲線,藍(lán)線是阻抗相位曲線。

 

可以點(diǎn)擊“LgZ/GB-F"可以顯示導(dǎo)納曲線,紅線是導(dǎo)納實(shí)部,藍(lán)線是導(dǎo)納虛部。(導(dǎo)納曲線用的不多,在此不做詳細(xì)介紹)

 

2. 參數(shù)介紹:

1   諧振頻率Fs:壓電振子等效電路中串聯(lián)支路的諧振頻率,在這個(gè)頻率下,壓電振子的阻抗最小。如下圖標(biāo)為“Fs"處的頻率值。

 

2)最大電導(dǎo)Gmax:壓電振子諧振時(shí)的導(dǎo)納值的實(shí)部,即“Fs"處的導(dǎo)納實(shí)部。

 

 

      導(dǎo)納圓圖           對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖                等效電路圖

 

3)半功率點(diǎn)F1F2 從導(dǎo)納圓上看,導(dǎo)納實(shí)部等于Gmax2處的頻率,這樣的頻率有兩個(gè),大于Fs的為F2,小于Fs的為F1,如圖上標(biāo)為“F1"和“F2"處的頻率值。

 

4)反諧振頻率Fp:壓電振子并聯(lián)支路的諧振頻率,在這個(gè)頻率下,壓電振子的阻抗最大。如圖上標(biāo)為“Fp"處的頻率值。

 

5)機(jī)械品質(zhì)因數(shù)Qm:計(jì)算公式為Qm,其中Fs為諧振頻率,F1、F2為半功率點(diǎn)?;蛘?/span>Qm,其中R1為動(dòng)態(tài)電阻,L1為動(dòng)態(tài)電感,C1為動(dòng)態(tài)電容。這兩個(gè)公式計(jì)算結(jié)果*相同。

 

6)自由電容CT 壓電器件在1kHz頻率下的電容值。此值和數(shù)字電橋測(cè)得的值是一致的。

 

7)動(dòng)態(tài)電阻R1:即為圖中壓電振子串聯(lián)支路的電阻。計(jì)算公式為:R11Gmax,其中Gmax為最大導(dǎo)納。

 

8)動(dòng)態(tài)電感L1:即為圖中壓電振子串聯(lián)支路的電感。計(jì)算公式為:

L1,其中R1為動(dòng)態(tài)電阻,F1、F2為半功率點(diǎn)。

 

9)動(dòng)態(tài)電容C1:即為圖中壓電振子串聯(lián)支路的電容。計(jì)算公式為:

C1,其中Fs為諧振頻率,L1為動(dòng)態(tài)電感。

 

10)靜態(tài)電容C0:計(jì)算公式為C0CTC1,其中CT為自由電容,C1為動(dòng)態(tài)電容。

注:靜態(tài)電容也可以根據(jù)導(dǎo)納圓圓心和電導(dǎo)軸(G軸)的偏移距離來(lái)計(jì)算。但是在實(shí)際應(yīng)用中,一般都采用公式C0CTC1,因此這里也采用C0CTC1作為靜電容的計(jì)算公式。

 

11)有效機(jī)電耦合系數(shù)Keff

Keff定義為無(wú)負(fù)載的壓電振子在機(jī)械諧振時(shí),貯存的機(jī)械能與貯存的全部能量比值的平方根。其計(jì)算公式為:Keff

12)平面機(jī)電耦合系數(shù)Kp

這個(gè)參數(shù)僅用于壓電陶瓷片,它反映的是薄圓片沿厚度方向極化和電激勵(lì),作徑向伸縮振動(dòng)時(shí),有關(guān)其機(jī)電耦合效應(yīng)的參數(shù)。計(jì)算公式可以在軟件中選擇。

 

13)自由介電常數(shù)

這個(gè)參數(shù)僅適用于壓電陶瓷片,計(jì)算公式為;,其中CT為自由電容,單位是pF;t為薄圓片厚度,單位是cm;D為薄圓片直徑,單位是cm

點(diǎn)擊“合格條件",可以設(shè)置每個(gè)參數(shù)的上下限范圍,系統(tǒng)會(huì)根據(jù)設(shè)定的上下限范圍自動(dòng)判別合格,顯示為在Qc后的紅燈(不合格)或者綠燈(合格)

 

 

 

五:端口介紹

儀器右側(cè)有三個(gè)端口,從上到下依次為

1. USB口:用于接入U盤,可以保存測(cè)量數(shù)據(jù),也可以保存EXCEL參數(shù)表格(自動(dòng)生產(chǎn)線上自動(dòng)保存)

2. 232端口1PLC與儀器通信的232口接口。

3. 232端口2:電腦與儀器通信的接口。(附:本儀器仍然可以與之前的PV70A/80A/90A一樣在電腦上進(jìn)行操作,而且軟件都是與之前的*兼容)

 

六.關(guān)于自動(dòng)測(cè)試生產(chǎn)線

在自動(dòng)測(cè)試生產(chǎn)線上,本儀器具有兩種與PLC進(jìn)行通信的方式

1.  232通信。

2.  IO通信方式,儀器預(yù)留一個(gè)繼電器輸入端和一個(gè)繼電器輸出端。

建議使用232通信方式,這種方式最靈活,可通訊的數(shù)據(jù)量最大,協(xié)議可以根據(jù)用戶設(shè)定的方式進(jìn)行兼容設(shè)計(jì)。

 

 

 

 

七.產(chǎn)品型號(hào)與規(guī)格

 

        規(guī)格

性能

PV520A-S

PV520A-T

PV520A-V

產(chǎn)品特點(diǎn)

便攜式,全屏觸摸屏,7.8寸屏

尺寸

長(zhǎng)24cm,寬19cm,前高5cm、后高10cm

頻率范圍

1KHz~1MHz

1KHz~3MHz

1KHz~5MHz

測(cè)量指標(biāo)

所有參數(shù)、圖形

基本精度

< 0.1%

測(cè)量速度

5/件(1000點(diǎn)掃描)

頻率精度

±10ppm

相位分辨率

0.15

環(huán)境溫度

1040攝氏度

阻抗范圍

1Ω1MΩ

頻率步進(jìn)

0.1Hz~任意

供電

AC100VAC250V,5060Hz, 30W

 

 

 

 

八.導(dǎo)納圓的原理

對(duì)于壓電器件來(lái)說(shuō),如果在離某一諧振頻率很遠(yuǎn)的頻率上,沒(méi)有其他諧振,則在這個(gè)諧振頻率附近可把壓電器件近似看成一個(gè)集總系統(tǒng),其符號(hào)和等效電路如左下圖所示:

              

壓電器件等效電路                     導(dǎo)納圓示意圖

 

 

上圖左邊為為壓電器件的等效電路。其中C0是靜態(tài)電容,R1C1、L1分別為動(dòng)態(tài)阻抗中的電阻、電容、電感。

在這個(gè)等效電路中,假定壓電器件的總導(dǎo)納為Y,并聯(lián)支路和串聯(lián)支路(或稱之為靜態(tài)導(dǎo)納和動(dòng)態(tài)導(dǎo)納)分別為Y0Y1,則Y=Y0+Y1。通過(guò)運(yùn)算可以得出動(dòng)態(tài)導(dǎo)納Y1和總導(dǎo)納Y隨頻率變化的情況。

取橫坐標(biāo)表示電導(dǎo)(導(dǎo)納的實(shí)部),取縱坐標(biāo)表示電納(導(dǎo)納的虛部)。當(dāng)頻率在諧振頻率附近的范圍內(nèi)發(fā)生變化時(shí),Y1的相矢終端軌跡為一圓,其圓心為(1/2R1,0),半徑為1/2R1。

當(dāng)Y1的相矢終端旋轉(zhuǎn)一周時(shí),Y0的相矢終端隨頻率變化一般較小,近似認(rèn)為為一常數(shù),于是,把Y1的軌跡圓在復(fù)平面上沿縱軸向上平移。即可得到總導(dǎo)納的相矢終端隨頻率變化的軌跡圓,即所謂的導(dǎo)納圓。

利用導(dǎo)納圓圖,可以求出壓電器件的等效電路和其他一些重要的參數(shù),從圖中可以看到三對(duì)諧振頻率:

 

1

Fs

機(jī)械(串聯(lián))諧振頻率

換能器的工作頻率點(diǎn),

Fp

并聯(lián)諧振頻率

電諧振頻率(逆壓電效應(yīng))

2

Fm

最大導(dǎo)納頻率

換能器阻抗最小

Fn

最小導(dǎo)納頻率

換能器阻抗最大

3

Fr

諧振頻率(B=0)

阻抗相位為零的較低的頻率

Fa

反諧振頻率(B=0)

阻抗相位為零的較高的頻率

 

阻抗分析儀可以提供以上所有的頻率,但是應(yīng)用中只需要FsFp

Fm、Fn為傳統(tǒng)的傳輸線法測(cè)到的頻率,我們由此可以看到,傳輸線法測(cè)到的諧振頻率Fm與換能器的工作頻率Fs還有一些差別,如果導(dǎo)納圓的圓心距離G軸距離較小,可以近似認(rèn)為:FsFmFr,FpFnFa;但是,如果導(dǎo)納圓的圓心距離縱坐標(biāo)有一定的距離,則FsFm有很大區(qū)別。顯然,阻抗分析儀測(cè)量的更準(zhǔn)確。

FrFa一般的應(yīng)用中不用。


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