前置放大器工作原理.doc

应用:前置放大器在超声波检测，厚度测量 , 和其他的超声波测试和测量应用中的使用.背景: 某些超声波应用需要为常规的探伤仪、测厚仪或其他设备添加一个独立的前置放大器，来提供足够的增益或提高宽频信噪比以优化回波的采集. 这种情况在工业应用中是时有发生的，这包括检测很高的超声波衰减或散射的大厚度材料，如球墨铸铁、奥氏体钢，黄铜,青铜,橡胶，玻璃纤维或某些复合材料。在需要将低幅信号放大的声发射检测系统中，前置放大器是一个重要的组成部分。前置放大器也可用于补偿在探头和检测仪器之间由于极长电缆线导致的幅值衰减。以改善大的测试块的扫描的信噪比，在TOFD测试中用于放大小的尖端衍射信号。泛美-NDT前置放大器也可用于许多不同的研究应用中，如岩石与矿石的弹性模量测量、水或其他液体的泡沫或浮游生物的声散射、以及生物组织分析。总的来说，前置放大器几乎可用于任意一种为获得更好的性能而需要增加增益的应用中。设备：泛美NDT有七种型号的前置放大器，可提供如下列表中的带宽和增益。所有这些型号能和大部分探伤仪、测厚仪和脉冲发生接收器兼容。欲知全面的性能，请参看前置放大器一览表。工作原理：前置放大器的主要目的是，在那些涉及到低级别声学信号的应用中，改善接收器的信噪比。通过提供补充的低噪声放大，前置放大器在主检测设备，使用低增益从而限制时基噪声。前置放大器容许检测小的回波，而这些回波在主检测设备中即使使用最大的增益也可能无法检测出来。此外，在前置放大器中的RF带通滤波有助于限制高频噪声。如下波形显示了使用一个特殊的500KHz双晶探头，在很重设备轮胎上的带有纤维加强物，厚为5.6inch（140mm）橡胶轮胎的厚度测量。在没有前置放大器类似这样的具有难度的测试中，为了获得回波，仪器的接收增益必须设置到接近最大值，此时可能会有显著的时基噪声。但是如果在系统接收器侧添加一个前置放大器，那么仪器的增益可以降低30dB以上而依然能保持一个很强的底面回波，能更好地降低时基噪声。连接程序有两种方法将前置放大器连接到系统上，要点如下：1使用单晶探头的脉冲/回波系统在单晶探头脉冲/回波系统中使用前置放大器时，探头电缆必须连接到“T”形连接口上。T形接口的一个接口连接到超声仪器的发射探头连接口，T的另一个接口连到前置放大器的输入。前置放电器输出应该和超声仪器的接收探头连接口相连。如果仪器有模式选择开关（单晶/双晶或脉冲/回波穿透），则必须设置在双晶或穿透位置，即使是使用单晶探头亦如此。2穿透，一发/一收，或双晶探头系统对使用单独的发射和接收探头或双晶探头的系统，前置放大器连接在系统位于接收探头和测试仪器的输入口之间的接收器一侧。如果超声仪器有模式选择开关（单晶/双晶或脉冲/回波穿透），则必须设置在双晶或穿透位置。一般说明：如上所述，无论什么时候使用前置放大器，测试仪器都需要设置在穿透、双晶、或pitch/catch模式，即使是在脉冲/回波设置下使用单晶探头的时候。在那些不是由于晶粒边界、加强纤维、或其他离散反射体散射引起的而是衰减引起的信号损失的情况，前置放大器是最有效的。这是由于散射噪声会伴随着所需的回波一同被放大。在任意一台特定的超声仪器可使用的有效总增益由内部噪声水平和相关设备的放大器性能来限定。PanametricsNDT前置放大器内部噪声非常低（对于5660B型的输入为5v峰值到峰值），但是，通常系统RF电压超过100dB的增益是不实用的。在使用前置放大器时，PanametricsNDT探伤仪和脉冲发生/接收器应该使用最低的实际增益设置来避免放大器饱和。在某些情况下，一个高增益前置放大器输出可能会使某些超声仪器的输入电流过载，从而导致基线偏移以及非线性的幅度显示。仔细调整RF滤波器以及仪器增益有助于减小这种影响。在极端情况下，可在前置放大器输出和仪器接收器输入之间插入一个外部衰减器。在高增益系统中，为了防止接收外部RF噪声，确保探头电缆的同轴完整性是非常重要的。在脉冲/回波模式下操作时，对于5682型号，探头激励脉冲不能超过500V，对其他型号不能超过300V，以防止可能损坏前置放大器。该限制不适用于穿透法或双晶法设置。在脉冲/回波模式下操作时，激励脉