Precision Acoustics UT1604 膜式水听器 0.4 mm
Precision Acoustics Ltd 是英国一家全球领先的超声测量设备制造商，其膜式水听器系列被业界公认为 MHz 级超声压力测量的“金标准”。UT1604 是该系列中的标准型号，采用 16 μm 厚 PVDF 压电薄膜和 0.4 mm 有效传感直径，专为大多数 MHz 级超声压力测量而设计。当测量需要宽带宽、平坦频率响应和小有效面积时，该型号是首选推荐。
核心技术原理
Precision Acoustics UT1604 的核心传感元件是一层厚度仅为 16 μm 的单层金电极 PVDF 压电薄膜。制造过程中，首先在薄膜上沉积金电极，经极化处理后，仅在中央一个直径 0.4 mm 的微小圆形区域内形成具有压电活性的传感元件，接地平面环绕活性元件及大部分带电触点。这种共面设计赋予传感器优异的声学透明性，使其能够精确绘制超声场的压力分布，对声场本身的扰动降至最低。
PVDF 材料具有极宽的固有带宽，结合精密薄膜工艺，使 UT1604 在 1 MHz 至 30 MHz 范围内具有平坦的频率响应（±2 dB），且无需额外的平坦化放大器即可满足 IEC 标准要求。
主要技术规格
有效传感直径：0.4 mm。
传感薄膜厚度：16 μm 单层金电极 PVDF 薄膜。
膜环尺寸：直径 100 mm，厚度 10 mm。
膜直径：80 mm。
输出阻抗：50 Ω。
典型灵敏度：35 mV/MPa（在 2 MHz 至 20 MHz 范围内平均）。
灵敏度公差：个体膜之间的灵敏度差异约为 ±3 dB。
典型频率响应：在 1 MHz 至 30 MHz 范围内平坦（±2 dB）。该水听器满足 IEC 标准，无需使用平坦化放大器。
电缆与连接器：前置放大器端接 1.5 米 RG 174 电缆和 SMC 连接器，连接至直流耦合器。
保修期：膜片提供 12 个月保修，针对产品缺陷，但不包括用户造成的损坏。若在 NPL（伦敦国家物理实验室）校准过的设备提出保修索赔，将收取已使用校准部分的费用（例如，膜片在三个月时失效，需支付 NPL 重新校准费用的 25%）。
系统组成与操作
一套完整的 UT1604 测量系统由以下核心组件构成：
膜式水听器探头：核心传感元件，安装于直径 100 mm、厚度 10 mm 的环形支架上。
潜水式前置放大器（PA）：插入水听器安装环底部，提供 8 dB 增益和 50 Ω 输出。该前置放大器通过直流耦合器由 28 V 电源供电。
直流耦合器（DC Coupler）：为前置放大器提供 28 V 直流电源，并从返回信号中去除直流分量。2008 年 3 月后供应的所有直流耦合器均配备适用于水听器系统的小型桌面电源。
信号放大器（可选）：可与 Precision Acoustics 水听器信号放大器（订货号 MA2）配合使用，降低噪声并提供 x5 增益（可选），专为 UT 系列膜式水听器设计。
使用前，水听器需在去离子水中浸泡至少 1 小时，以使输出稳定后再进行测量。虽然大多数水听器约 10 分钟后即可稳定，但建议浸泡 1 小时。水听器应尽快从水中取出，若浸没超过 24 小时应尽快取出并干燥。测量结束后，如有可能用蒸馏水冲洗水听器尖端，然后自然风干或放入不超过 50 °C 的温箱中。切勿用手触摸水听器尖端。
校准与测量不确定度
Precision Acoustics每套水听器系统均附有 NPL 校准证书。Precision Acoustics 建议水听器每年至少校准一次，并定期使用参考声源检查灵敏度变化，以便及早发现性能漂移。
声压换算方面，灵敏度是压力与电压之间的简单转换因子。若测量峰峰值电压并应用转换因子，则得到峰峰值压力；若测量有效值电压并应用转换因子，则得到有效值压力。峰正、峰负等同理。测量设备的输入和输出应以 50 Ω 端接。
使用注意事项
水听器可在蓖麻油或矿物油中使用。PVDF 材料虽然具有韧性，但某些化学物质可能对其造成损害，使用前应查阅 PVDF 材料特性指南。若薄膜表面出现沉积物，可将水听器尖端浸入柠檬汁，然后用蒸馏水或流水冲洗。不使用时，应将水听器存放于干燥环境中，避免薄膜受损。
应用领域
UT1604 适用于多种 MHz 级超声压力测量场景：
诊断超声质量控制与法规符合性测试：满足 IEC 标准对声输出测量的要求。
治疗超声与 HIFU 声场表征：测量高强度聚焦超声场的压力分布。
材料声学特性研究：测量声波在介质中的传播参数。
Precision Acoustics UT1604 膜式水听器以其 0.4 mm 有效传感直径、16 μm PVDF 薄膜带来的宽带宽和平坦频率响应、集成潜水式前置放大器以及 NPL 可追溯校准，成为 MHz 级超声压力测量的标准推荐型号。无论是诊断超声质量控制、治疗超声声场表征还是换能器研发校准，UT1604 均能提供可靠的测量结果。
