超聲波檢測(cè)的原理，本質(zhì)上是一個(gè)“發(fā)射-傳播-接收-分析”的能量循環(huán)。其核心換能器（探頭）內(nèi)的壓電晶片，具有奇妙的可逆特性：在交變電場(chǎng)作用下會(huì)產(chǎn)生高頻機(jī)械振動(dòng)，從而發(fā)射超聲波（逆壓電效應(yīng)）；反之，當(dāng)超聲波返回使其振動(dòng)時(shí)，又會(huì)產(chǎn)生微弱的電荷信號(hào)（正壓電效應(yīng)）。

圖：鋼筋剝離損傷識(shí)別實(shí)驗(yàn)

應(yīng)用矩陣：電壓放大器驅(qū)動(dòng)的三大檢測(cè)領(lǐng)域

1.工業(yè)無(wú)損檢測(cè)：大國(guó)重器的“守護(hù)神”

這是電壓放大器應(yīng)用最廣泛、最成熟的領(lǐng)域，其核心訴求是在嚴(yán)苛環(huán)境下實(shí)現(xiàn)高可靠性。

焊縫與鑄件檢測(cè)：在核電、化工壓力容器的焊縫檢測(cè)中，通常使用高阻尼、高電壓的脈沖放大器，激勵(lì)探頭產(chǎn)生寬頻帶、短脈沖的超聲波，以獲取高分辨率的缺陷回波。

精密測(cè)厚與腐蝕監(jiān)控：對(duì)于管道、儲(chǔ)罐壁厚的長(zhǎng)期在線監(jiān)測(cè)，系統(tǒng)需要持續(xù)發(fā)射超聲波。此時(shí)，高穩(wěn)定度的連續(xù)波或脈沖波電壓放大器至關(guān)重要，其輸出的長(zhǎng)期漂移必須極小，才能保證微米級(jí)厚度變化測(cè)量的準(zhǔn)確性。

復(fù)合材料與先進(jìn)制造：檢測(cè)碳纖維復(fù)合材料的分層、孔隙，或增材制造件的內(nèi)部未熔合缺陷，往往需要更復(fù)雜的波形（如線性掃頻）和更高頻率。這催生了寬帶、可編程的任意波形高壓放大器的應(yīng)用，以便優(yōu)化檢測(cè)效果，提升信噪比。

圖：用于結(jié)構(gòu)健康檢測(cè)的超聲導(dǎo)波換能器與測(cè)試流程圖

2.醫(yī)療超聲診斷：生命健康的“透視眼”

醫(yī)療超聲對(duì)圖像分辨率、穿透深度和安全性有著極致平衡的要求，電壓放大器技術(shù)直接定義了設(shè)備的性能等級(jí)。

高端彩超與超聲造影：為了實(shí)現(xiàn)更深的組織穿透和更細(xì)膩的微血管成像，現(xiàn)代高端彩色多普勒超聲系統(tǒng)普遍采用多通道、高集成度的發(fā)射/接收專用芯片組。這些芯片內(nèi)部集成了高性能的電壓放大電路，能為上百個(gè)陣元通道提供獨(dú)立、精確的延時(shí)與幅度控制，實(shí)現(xiàn)波束的電子聚焦與偏轉(zhuǎn)。

3.科學(xué)前沿與微觀世界探索

掃描超聲顯微鏡：用于半導(dǎo)體芯片、高端封裝內(nèi)部結(jié)構(gòu)的無(wú)損成像，工作頻率較高。這要求驅(qū)動(dòng)放大器具備超寬帶寬和極快的壓擺率，以產(chǎn)生和放大皮秒級(jí)的電脈沖。

非線性超聲與材料表征：通過分析超聲波與材料微缺陷相互作用產(chǎn)生的非線性諧波，可評(píng)估材料的早期疲勞或微觀退化。這項(xiàng)技術(shù)依賴于能輸出極高純度單頻正弦波的功率放大器，其自身的諧波失真必須遠(yuǎn)低于被測(cè)材料產(chǎn)生的非線性信號(hào)。

圖：ATA-2000系列高壓放大器指標(biāo)參數(shù)

從發(fā)現(xiàn)管道上一絲細(xì)微的裂紋，到醫(yī)療超聲成像；從確保火箭發(fā)動(dòng)機(jī)焊接的萬(wàn)無(wú)一失，到解析芯片內(nèi)部納米級(jí)的結(jié)構(gòu)——電壓放大器，這個(gè)將電能與聲能精密轉(zhuǎn)換的“翻譯官”，正以其不斷進(jìn)化的性能，拓展著人類感知世界的深度與精度。它讓無(wú)聲的應(yīng)力得以“傾訴”，讓隱藏的缺陷無(wú)所遁形。

審核編輯 黃宇