CN109596891A - 一种超声换能器在线阻抗测量与动态匹配*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超声换能器在线阻抗测量与动态匹配***，属于超领域。为了克服现有技术中存在的匹配成本高、成功率差、电声转换效率低的问题，本发明提供一种超声换能器在线阻抗测量与动态匹配***，包括信号发生器和超声换能器，信号发生器和超声换能器之间设有阻抗测量***、阻抗匹配电路、单片机***和驱动模块，阻抗测量***包括电流探头、电压探头和与电流探头、电压探头均连接的计算机控制的采集***，计算机控制的采集***与单片机***连接，单片机***与驱动模块连接，驱动模块与阻抗匹配电路连接，本方案可针对处于工作状态的超声换能器进行阻抗测量和实时匹配，从而提高超声换能器的电声转换效率。
Description
技术领域
本发明属于超声换能器的阻抗匹配技术领域，具体是涉及一种超声换能器在线阻抗测量与动态匹配***。
背景技术
超声换能器是将输入的电功率转换成机械功率再传递出去，而自身消耗很少的一部分功率的装置。超声换能器的电学端阻抗匹配是决定其电声转换效率重要因素之一。通常由信号源驱动超声换能器实现电-声转换，前者的输出阻抗及传输线的特性阻抗一般呈纯阻性而后者为电抗性元件，直接驱动会产生反射功率，使换能器温度升高，电-声转换效率降低，严重时甚至烧毁超声换能器，故需要对阻抗进行匹配。
信号源在产生超声激励时，理论上超声换能器将在信号源频率接近其压电晶片所设计的谐振频率时达到最高的电-声转换效率，但是如果超声换能器后部电学端没有进行合适的阻抗匹配，当其后部电学端的谐振频率与其压电晶片所设计的谐振频率不同时，将导致大部分能量被反射回信号源。因此，严重的阻抗失配不仅会影响超声换能器的性能，还可能导致功率放大单元的损坏。
阻抗匹配的前提是对超声换能器阻抗信息的测量与分析，传统的阻抗测量方法是采用阻抗分析仪、矢量网络分析仪等仪器离线测量出超声换能器的阻抗值后据此进行静态匹配，成本较高且对使用者的专业知识有一定要求，但超声换能器在长时间、大功率工作时，各类诸如非线性效应、温度升高或负载变化等原因都会引起其阻抗特性和谐振频率的变化，如果还用静态不变的参数进行匹配，必然导致不匹配。
现有技术中超声换能器的阻抗匹配主要是利用变压器、电容-电感、传输线等元件针对特定超声换能器在特定频率点实现静态阻抗匹配[压电与声光，1992(4)：(29-32)，该方法费时费力，且当超声换能器工作状态发生偏移时仍存在阻抗失配的风险，手动控制的阻抗匹配箱虽然可以满足多换能器多工作状态的匹配需求，但使用时也需要提前对换能器阻抗进行测量，实际进行的匹配仍为静态匹配。因此，有学者提出采用动态匹配的方式，使超声电源的输出频率动态地跟踪换能器谐振频率的变化。
现有技术中国专利申请“201610961738.3”公开了一种自动阻抗匹配的超声波电路驱动器及其自动动态匹配方法，其包括相互衔接的高速单片机模块、DDS信号生成模块、功率放大模块、阻抗动态匹配模块、信号采集与控制模块和保护电路模块；该发明阻抗动态匹配模块由一系列的电感器件组成，通过匹配算法控制阻抗动态匹配模块的电感，满足***在电路结构上的谐振，使得电路***能量的最大输出，达到超声驱动器与换能器的合理匹配。高速单片机模块可实现整个超声驱动器的数字控制，信号生成是采用DDS数字式方法实现正弦波信号的生成，功放放大模块可将驱动电压与电流信号提升到换能器所需要的功率，信号控制模块可实现频率自动跟踪等功能。但是该发明仅使用电感器件进行匹配，没有涉及L型电容-电感匹配电路，动态匹配效果不佳，匹配不精确，电声转换效率低；该发明仅可以作为驱动器使用，不涉及在其他信号源情况下驱动，具有一定局限性；该发明仅可进行阻抗匹配，没有涉及在线阻抗测量与阻抗信息输出，具有一定局限性。
发明内容
1.要解决的技术问题
为了克服现有技术中存在的匹配成本高、成功率差、电声转换效率低的问题，本发明提供一种超声换能器在线阻抗测量与动态匹配***，该***中阻抗测量***和阻抗匹配电路可针对处于工作状态的超声换能器进行阻抗测量和实时匹配，从而提高超声换能器的电声转换效率。
2.技术方案
本发明的目的通过以下技术方案实现。
所述信号发生器和超声换能器之间设有阻抗测量***、阻抗匹配电路、单片机***和驱动模块，所述阻抗测量***包括电流探头、电压探头和与电流探头、电压探头均连接的计算机控制的采集***，计算机控制的采集***与单片机***连接，所述单片机***与驱动模块连接，所述驱动模块与阻抗匹配电路连接，所述阻抗匹配电路与超声换能器连接。
更进一步的，所述计算机控制的采集***包括计算机和采集***。
更进一步的，所述采集***为示波器。
更进一步的，所述电压探头包括第一电压探头和第二电压探头。
更进一步的，所述信号发生器和超声换能器之间通过同轴电缆连接，该同轴电缆上设有第一同轴电缆分线端和第二同轴电缆分线端，该第一同轴电缆分线端和第二同轴电缆分线端之间的同轴电缆分为平行双导线，所述电流探头位于其间同轴电缆中心铜线处，所述第一同轴电缆分线端位于信号发生器一侧，所述第二同轴电缆分线端位于超声换能器一侧，所述第一电压探头位于信号发生器和第一同轴电缆分线端之间，所述第二电压探头位于超声换能器和第二同轴电缆分线端之间。
更进一步的，所述电流探头和第二电压探头之间的距离固定且小于c/100fmax，其中c为光速，fmax为待测换能器目标测量范围的最高频率。
更进一步的，所述第一电压探头和第二电压探头之间的距离固定且大于c/100fmin，其中c为光速，fmin为待测换能器目标测量范围的最高频率。
更进一步的，所述阻抗匹配电路包括电路输入端、电路输出端、基元电感和电感控制继电器并联形成的回路以及基元电容和电容控制继电器串联形成的电路；
由n组基元电感和电感控制继电器并联形成的回路相互串联形成的电路一端连接至电路输入端和电路输出端之间，该n组基元电感和电感控制继电器并联形成的回路依次串联形成的电路另一端连接电感作用继电器，电感作用继电器连接电感位置控制继电器，电感位置控制继电器连接至电路输入端；
由m组基元电容和电容控制继电器串联形成的电路相互并联形成的电路一端连接至电路输出端，由m组基元电容和电容控制继电器串联形成的电路相互并联形成的电路另一端连接至电路输入端。
更进一步的，所述阻抗匹配电路、单片机***和驱动模块设于同一块电路板载体上。
更进一步的，信号发生器通过***BNC输入接口连接至阻抗测量***，所述阻抗匹配电路通过匹配电路BNC输出接口连接至超声换能器。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
1、本发明装置中阻抗测量***和阻抗匹配电路可针对处于工作状态的超声换能器进行阻抗测量和实时匹配，实现自动阻抗匹配，首先完成在线实时测量，然后根据在线测量结果提供匹配模式，匹配电路根据匹配模式进行在线阻抗匹配，阻抗匹配精度高，提高了超声换能器的电声转换效率；
2、本发明装置中阻抗测量***采用电压探头、电流探头相结合的方式，对超声换能器阻抗进行在线测量，并将电压数据电流数据传送至由计算机控制的采集***，进一步提高了测量的准确性，从而提高了后期阻抗匹配的准确性；
3、本发明装置中阻抗动态匹配***采用阻抗匹配电路，阻抗匹配电路中通过改变可变电感、可变电容值，实现电路阻抗匹配，进一步提高了阻抗匹配精度；
4、本发明***相较现有的阻抗分析仪和矢量网络分析仪，可以仅依靠示波器与电压电流探头对超声换能器进行阻抗测量，操作方便，易于实施，成本低廉；
5、本发明***能自动根据换能器工作时检测得到的实时阻抗信息，跟踪驱动信号的主频进行动态阻抗匹配，也可以在固定的目标频率进行匹配，实现在线自动匹配，匹配精度高；
6、本发明***采用数字化方式调节换能器阻抗，可以有效降低反射能量比例，进一步提高电声转换效率；
7、本发明***减小功率放大装置损毁风险，进一步提高了电声转换效率；
8、本发明***以较低的成本实现多换能器多工作状态的阻抗测量与匹配，本发明***兼容各类信号源与换能器，具有较强的适用性，适用范围更广。
附图说明
图1是本发明***结构示意图。
图2是本发明***中电压探头、电流探头具体连接关系示意图。
图3是本发明匹配电路的电路原理图。
图4是实施例九的结构示意图。
图5是本发明方法步骤流程图。
图6是实施例九的实验效果图一。
图7是实施例九的实验效果图二。
图8是实施例十的实验效果图一。
图9是实施例十的实验效果图二。
附图标号说明：
1、***BNC输入接口；2、匹配电路BNC输出接口；3、三通接口；4、电路板载体；5、第一同轴电缆分线端；6、第二同轴电缆分线端；7、匹配电路输入端；8、匹配电路输出端；9、超声换能器。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体的实施例，对本发明作详细描述。
实施例一：
本实施例的一种超声换能器在线阻抗测量与动态匹配***，参照图1，该***包括信号发生器和超声换能器9，在信号发生器和超声换能器9之间设有阻抗测量***和阻抗匹配电路，阻抗测量***实现在线阻抗测量，阻抗匹配电路设在信号发生器和超声换能器9之间，阻抗匹配电路还接收阻抗测量***的测量结果，阻抗匹配电路用于在线阻抗动态匹配，最终实现在线阻抗测量和在线阻抗匹配的相互协作；
信号发生器和超声换能器9之间还设有单片机***和驱动模块，阻抗测量***和阻抗匹配电路之间连接，阻抗测量***依次通过单片机***和驱动模块，连接至阻抗匹配电路，由单片机***控制阻抗匹配电路实现在线动态阻抗匹配；
阻抗测量***包括电流探头、电压探头和与电流探头、电压探头均连接的计算机控制的采集***，电流探头和电压探头位于信号发生器和超声换能器之间，电压探头用于测量超声换能器与信号发生器之间的传输线上多点位置处的电压，电流探头用于测量超声换能器与信号发生器之间的传输线上多点位置处的电流，多点是指通过设置多个电压探头或电流探头，完成电压或电流的测量；电压探头和电流探头均与计算机控制的采集***连接，计算机控制的采集***用于采集电压探头的电压数据和和电流探头的电流数据；计算机控制的采集***与单片机***连接，计算机控制的采集***将采集的电压数据和电流数据发送至单片机***；单片机***与驱动模块连接，驱动模块与阻抗匹配电路连接，单片机***根据收到的电压数据和电流数据进行处理，并发送控制命令给驱动模块，驱动模块用于驱动阻抗匹配电路工作，阻抗匹配电路被驱动并根据单片机***发送的控制命令进行动态阻抗匹配。
通过上述阻抗测量***、阻抗匹配电路完成在线阻抗测量与动态阻抗匹配，且对处于工作状态的超声换能器进行阻抗测量和实时匹配。
实施例二：
本实施例的一种超声换能器在线阻抗测量与动态匹配***，基于实施例一，参照图1，阻抗匹配电路、单片机***和驱动模块设于同一块电路板载体4上，使得***结构设计紧凑，减小体积，携带方便。
实施例三：
本实施例的一种超声换能器在线阻抗测量与动态匹配***，基于实施例一，参照图1，计算机控制的采集***包括计算机和与计算机连接的采集***，
计算机可通过Lab VIEW控制示波器的采样频率、采样频率等采样参数，用户面板设计简洁，易于操作；采集***为示波器，示波器可根据实际需要采集信息，实时显示测量的电压和电流波形，便于用户直观检验测量过程是否正确进行。计算机控制示波器采集阻抗测量信息，另一方面计算机在整个***中还可用于接收测量得到的电压电流数据，实时处理数据并计算，将匹配信息反馈至匹配电路板，处理数据快速准确。
实施例四：
本发明实施例的一种超声换能器在线阻抗测量与动态匹配***，基于实施例三，参照图1和图4，阻抗测量***中，电压探头包括两个，分别为第一、第二电压探头，电流探头包括一个；第一、第二电压探头和电流探头均置于信号发生器和超声换能器之间，用于检测信号发生器和超声换能器之间传输线上的多点电压和电流；
参照图2，信号发生器和超声换能器之间通过同轴电缆连接，该同轴电缆上设有第一同轴电缆分线端5和第二同轴电缆分线端6，该第一同轴电缆分线端5和第二同轴电缆分线端6将其两者之间的同轴电缆分为平行双导线，双导线各等效于原同轴电缆的外部屏蔽层，外部屏蔽层相当于外导体，中心铜线相当于内导体，同轴电缆进行分线，探头位于分割后的双导线之一上，但应设于等效于圆中心铜线的导线上。第一同轴电缆分线端5位于信号发生器一侧，第二同轴电缆分线端6位于超声换能器一侧，将第一电压探头设于信号发生器和第一同轴电缆分线端5之间，第二电压探头设于超声换能器和第二同轴电缆分线端6之间，将电流探头设于等效于原同轴电缆中心铜线的导线上；
第一电压探头、第二电压探头用于测量超声换能器与信号发生器之间的传输线上2个点位置处的电压，电流探头用于测量超声换能器与信号发生器之间的传输线上一个点位置处的电流，该阻抗测量***通过设置两个电压探头和一个电流探头完成电压和电流的测量，两个电压探头和电流探头均与计算机控制的采集***连接，计算机控制的采集***用于采集电压探头的电压数据和和电流探头的电流数据，进一步提高了电压数据和电流数据的测量准确性。
实施例五：
本发明实施例的一种超声换能器在线阻抗测量与动态匹配***，基于实施例三，参照图1和图4，阻抗测量***中：
电流探头和第二电压探头之间的距离固定且小于c/100fmax，其中c为光速，fmax为待测换能器目标测量范围的最高频率；
第一电压探头和第二电压探头之间的距离固定且大于c/100fmin，其中c为光速，fmin为待测换能器目标测量范围的最低频率；
本实施例中电流探头和第二电压探头之间的距离，以及第一电压探头和第二电压探头之间的距离的设置，进一步提高了电压数据和电流数据的测量准确性。
计算机控制的采集***与单片机***连接，计算机控制的采集***将采集的电压数据和电流数据发送至单片机***；单片机***与驱动模块连接，驱动模块与阻抗匹配电路连接，单片机***根据收到的电压数据和电流数据进行处理，并发送控制命令给驱动模块，驱动模块用于驱动阻抗匹配电路工作，阻抗匹配电路被驱动并根据单片机***发送的控制命令进行动态阻抗匹配，本实施例进一步提高了阻抗匹配的准确性，提高了电声转换效率。
实施例六：
本发明实施例的一种超声换能器在线阻抗测量与动态匹配***，基于实施例一，阻抗匹配电路设在信号发生器和超声换能器9之间，阻抗匹配电路还接收阻抗测量***的测量结果，阻抗匹配电路用于在线阻抗动态匹配，最终实现在线阻抗测量和在线阻抗匹配的相互协作；
参照图3，阻抗匹配电路包括电路输入端7、电路输出端8、基元电感和电感控制继电器并联形成的回路以及基元电容和电容控制继电器串联形成的电路，本实施例中，基元电感和电感控制继电器并联形成的回路包括n组，由第一基元电感L1和第一电感控制继电器KL1并联形成的回路，由第一基元电感L2和第一电感控制继电器KL2并联形成的回路，由第一基元电感L3和第一电感控制继电器KL3并联形成的回路，等等等以及由第一基元电感Ln和第一电感控制继电器KLn并联形成的回路之间相互串联形成的电路，该n组基元电感和电感控制继电器并联形成的回路之间相互串联形成的电路一端连接至电路输入端7和电路输出端8之间，该n组基元电感和电感控制继电器并联形成的回路之间相互串联形成的电路另一端连接至电感作用继电器K2，电感作用继电器K2连接至电感位置控制继电器K1，电感位置控制继电器K1连接至电路输入端7；
本实施例中，基元电容和电容控制继电器串联形成的电路包括m组，由基元电容C1和电容控制继电器KC1串联形成的电路，由基元电容C2和电容控制继电器KC2串联形成的电路，由基元电容C3和电容控制继电器KC3串联形成的电路，等等等以及由基元电容Cm和电容控制继电器KCm串联形成的电路，该m组基元电容和电容控制继电器串联形成的电路之间相互并联形成的电路一端连接至电路输出端8，该m组基元电容和电容控制继电器串联形成的电路之间相互并联形成的电路另一端连接至电路输入端7；
该m组基元电容和电容控制继电器串联形成的电路之间相互并联形成的电路两端并联基底电容C和电容作用继电器K；
通过电感控制继电器控制电感的数量，通过电容控制继电器控制电容的数量，由此该阻抗匹配电路中电感、电容值均为可变电感和可变电容；
计算机将由计算机控制的采集***采集的电压数据和电流数据通过傅里叶变换、阻抗转移理论计算得到超声换能器阻抗实时频响曲线；根据阻抗信息、基于L型电容-电感匹配法计算得到在目标频率处匹配所需要的电气元件值；该阻抗匹配电路中电感、电容均为可变电感和可变电容，通过调节电感、电容串并联关系从而改变电感感值和电容容值，实现阻抗匹配；
计算机控制的采集***通过USB线缆与单片机***通讯，本实施例中单片机***采用STC89C52，单片机***STC89C52接收到计算机控制采集***发过来的信息，单片机***STC89C52根据阻抗信息发出控制命令给驱动模块，驱动模块根据控制命令驱动匹配电路改变阻抗匹配电路中可变电容容值、可变电感感值及其串并联关系实现阻抗匹配，单片机***经驱动模块调节匹配电路，匹配电路在线匹配换能器阻抗；
本实施例中可变电容、可变电感由多个定值电容、电感组成，可由单片机发出的控制命令开闭电感控制继电器和电容控制继电器控制，可实现高精度大范围的可变电容和可变电感，并可根据精度或范围需求增减通道数，实现阻抗在线匹配。
实施例七：
本发明实施例的一种超声换能器在线阻抗测量与动态匹配***，基于实施例六，基元电感包括多个互为近似两倍关系的基元电感，参照图3，基元电容包括多个互为近似两倍关系的基元电容，即C1、C2、C3等等之间为多个互为两倍关系；基元电感相互串联，基元电感通过电感控制继电器被单片机控制接入电路以达到目标感值，基元电容相互并联，基元电容通过电容控制继电器被单片机控制接入电路以达到目标容值，控制范围和精度由最小基元电感(容)的感(容)值以及通道数决定，基底电容C由匹配所需的最小电容决定，也可作断路处理。
实施例八：
本实施例的一种超声换能器在线阻抗测量与动态匹配***，基于实施例一，信号发生器通过***BNC输入接口1连接至阻抗测量***，所述阻抗匹配电路通过匹配电路BNC输出接口2连接至超声换能器；
信号发生器通过同轴电缆连接到***BNC输入接口1，匹配电路BNC输入接口2通过同轴电缆连接到阻抗匹配电路，通过BNC接口完成同轴电缆两端设备之间的相互连接；
本实施例还包括三通接口3，三通接口3，如图2所示，分别连接电压探头的输出端、电流探头测量的同轴电缆、阻抗匹配电路的BNC输入端，从而实现匹配部分与测量部分的直接连接，实现测量的实时反馈。
实施例九：
结合图5对本实施例进行说明。本实施例的一种超声换能器在线阻抗测量与动态匹配***，基于实施例六，参照图4，信号发生器与***BNC输入接口1通过同轴电缆相连；
本实施例中超声换能器9采用Panametrics V303-SU超声换能器，匹配电路BNC输出接口2与Panametrics V303-SU超声换能器9之间通过同轴电缆相连；
电流探头与第二电压探头之间的距离设为6cm，并对计算机程序进行相关设置；
第一电压探头和第二电压探头之间的距离设为1.2m，并对计算机程序进行相关设置；
计算机控制的采集***为示波器，示波器采样频率为50MHz，采样点数8192，并在示波器软件界面中设置相关参数；
计算机控制的采集***包括计算机和采集***，计算机通过GPIB接口与信号发生器连接；关闭匹配功能，设置测量信号为脉冲宽度10ns，峰值10V，脉冲频率12.5kHz的脉冲信号；设置最大采样次数设为256，采样组数设为10；打开***中文件储存功能；
***启动后多次根据设置进行阻抗测量，并储存在指定目录中，结果如下图6和图7所示。本实施例共测量10组，深色线为总体平均再取平滑的数值，灰色阴影为误差棒，即每组独立平滑后的最大值和最小值。幅频曲线在高频处误差较小，相频曲线在谐振峰频率处误差较小，有利于提高后续匹配的准确度。
实施例十：
本实施例的一种超声换能器在线阻抗测量与动态匹配***，基于实施例六，
信号发生器与***BNC输入接口1之间通过同轴电缆相连；
本实施例中超声换能器9采用Panametrics V303-SU超声换能器，匹配电路BNC输出接口2与Panametrics V303-SU超声换能器8之间通过同轴电缆相连；
电流探头与第二电压探头之间的距离设为6cm，并对计算机中程序进行相关设置；
第一电压探头与第二电压探头之间的距离设为1.2m，并对计算机程序进行相关设置；
计算机控制的采集***包括计算机和采集***，采集***为示波器，示波器采样频率设为50MHz，采样点数为8192，并在示波器软件界面中设置相关参数；
***工作过程中启动匹配模式，目标频率设为1MHz，最大采样数设为2048，采样组数设为10，单片机***参数设为：COM1端口(单片机***通过COM1端口与驱动模块连接)，波特率4800，比特数8；
信号发生器驱动信号为脉冲宽度10ns，峰值10V，脉冲频率12.5kHz的脉冲信号；
***启动后自动进行阻抗匹配，匹配结果如下图8和图9所示，从图8和图9中可以看出：在第二次反馈匹配时，***已经使得目标频率处的相位接近零点，反射能量比例大幅降低至10％以下。本***可以在一分钟内完成第二次反馈匹配，比较迅速地完成想对理想的匹配。
以上示意性地对本发明创造及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，在不背离本发明的精神或者基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。附图中所示的也只是本发明创造的实施方式之一，实际的结构并不局限于此，权利要求中的任何附图标记不应限制所涉及的权利要求。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本专利的保护范围。此外，“包括”一词不排除其他元件或步骤，在元件前的“一个”一词不排除包括“多个”该元件。产品权利要求中陈述的多个元件也可以由一个元件通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。
Claims (10)
1.一种超声换能器在线阻抗测量与动态匹配***，包括信号发生器和超声换能器，其特征在于，所述信号发生器和超声换能器之间设有阻抗测量***、阻抗匹配电路、单片机***和驱动模块，所述阻抗测量***包括电流探头、电压探头和与电流探头、电压探头均连接的计算机控制的采集***，计算机控制的采集***与单片机***连接，所述单片机***与驱动模块连接，所述驱动模块与阻抗匹配电路连接，所述阻抗匹配电路与超声换能器连接。
2.根据权利要求1所述的超声换能器在线阻抗测量与动态匹配***，其特征在于，所述计算机控制的采集***包括计算机和采集***。
3.根据权利要求2所述的超声换能器在线阻抗测量与动态匹配***，其特征在于，所述采集***为示波器。
4.根据权利要求1所述的超声换能器在线阻抗测量与动态匹配***，其特征在于，所述电压探头包括第一电压探头和第二电压探头。
5.根据权利要求4所述的超声换能器在线阻抗测量与动态匹配***，其特征在于，所述信号发生器和超声换能器之间通过同轴电缆连接，该同轴电缆上设有第一同轴电缆分线端(5)和第二同轴电缆分线端(6)，该第一同轴电缆分线端(5)和第二同轴电缆分线端(6)之间的同轴电缆分为平行双导线，所述电流探头位于其间同轴电缆中心铜线处，所述第一同轴电缆分线端(5)位于信号发生器一侧，所述第二同轴电缆分线端(6)位于超声换能器一侧，所述第一电压探头位于信号发生器和第一同轴电缆分线端(5)之间，所述第二电压探头位于超声换能器和第二同轴电缆分线端(6)之间。
6.根据权利要求5所述的超声换能器在线阻抗测量与动态匹配***，其特征在于，所述电流探头和第二电压探头之间的距离固定且小于c/100fmax，其中c为光速，fmax为待测换能器目标测量范围的最高频率。
7.根据权利要求5所述的超声换能器在线阻抗测量与动态匹配***，其特征在于，所述第一电压探头和第二电压探头之间的距离固定且大于c/100fmin，其中c为光速，fmin为待测换能器目标测量范围的最高频率。
8.根据权利要求1所述的超声换能器在线阻抗测量与动态匹配***，其特征在于，所述阻抗匹配电路包括电路输入端(7)、电路输出端(8)、基元电感和电感控制继电器并联形成的回路以及基元电容和电容控制继电器串联形成的电路；
由n组基元电感和电感控制继电器并联形成的回路相互串联形成的电路一端连接至电路输入端(7)和电路输出端(8)之间，该n组基元电感和电感控制继电器并联形成的回路依次串联形成的电路另一端连接电感作用继电器，电感作用继电器连接电感位置控制继电器，电感位置控制继电器连接至电路输入端(7)；
由m组基元电容和电容控制继电器串联形成的电路相互并联形成的电路一端连接至电路输出端(8)，由m组基元电容和电容控制继电器串联形成的电路相互并联形成的电路另一端连接至电路输入端(7)。
9.根据权利要求1所述的超声换能器在线阻抗测量与动态匹配***，其特征在于，所述阻抗匹配电路、单片机***和驱动模块设于同一块电路板载体(4)上。
10.根据权利要求5所述的超声换能器在线阻抗测量与动态匹配***，其特征在于，信号发生器通过***BNC输入接口(1)连接至阻抗测量***，所述阻抗匹配电路通过匹配电路BNC输出接口(2)连接至超声换能器。
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