超声波|表面波|振幅|振动测试是一种利用高频声波进行材料特性分析、缺陷检测或结构振动响应测量的技术；

本文将非接触式超声振动测量（通常＞20KHz）将进行简单阐述，以下为具体步骤及注意事项： 

一、超声振幅/振动测试准备

1.明确测试目的  

● 材料缺陷检测：如裂纹、空洞识别； 

● 振动特性分析：测量高频振动模态或响应； 

● 设备性能验证：如超声换能器效率测试；

2.选择超声波参数  

● 频率范围：根据被测物特性选择（常用20kHz~10MHz）； 

● 功率设置：避免损伤被测物（参考材料耐受阈值）；

3.样品准备  

● 表面处理：清洁被测面，确保无油污或氧化层； 

● 标记测点：确定激励点和测量点位置（网格法或关键区域标记）；

二、设备配置

1.核心设备清单

2.传感器选型要点 

● 频率响应：需覆盖超声波频率（如激光振动测量仪带宽≥10MHz）； 

● 灵敏度：高灵敏度（如加速度计≥1000mV/g）以捕捉微小振动； 

三、测试流程

1.安装与校准  

● 换能器安装：使用耦合剂固定换能器于激励点，确保能量有效传递；

● 振动传感器校准：通过标准振动源（如校准台）验证激光测振仪精度； 

2.信号生成与激励  

● 波形设置：连续波（CW）用于稳态响应，脉冲波（Pulse）用于瞬态分析；

● 参数示例：频率:1MHz，脉冲宽度:5μs，重复频率:100Hz;

3.高速数据采集  

● 触发同步：将超声波发生器触发信号与数据采集系统同步，避免时间偏移； 

● 采样率设置：≥5倍超声波频率（如1MHz信号需≥5MS/s）； 

4.信号处理与分析

● 时域分析：观察振动波形幅值、衰减特性； 

● 频域分析：FFT识别共振频率； 

● 缺陷检测算法：对比健康样本与缺陷样本的频谱差异（如能量熵变化）； 

● 超声波振动频谱示例 

图1:典型超声波振动振型频谱 

5.结果验证  

● 交叉验证：使用X射线或超声探伤仪确认缺陷位置； 

● 重复性测试：三次测量结果如偏差＜5%可视为可靠；

四、关键挑战与解决方案

1.能量耦合问题  

● 问题：换能器与被测物接触不良导致能量损失； 

● 解决：使用高粘度耦合剂（如硅脂），压力均匀施加； 

2.高频噪声干扰

● 问题：环境电磁噪声或机械振动影响信号质量；

● 解决：屏蔽电缆连接设备，在隔振台上进行测试； 

3.信号衰减控制  

● 问题：超声波在材料中传播时衰减过快； 

● 解决：提高激励功率（需避免损伤材料）,选择低衰减材料作为参考基准； 

五、典型应用案例

1.电子封装焊点缺陷检测  

● 方法：1MHz超声波激励，激光测振仪测量焊点振动响应； 

● 结果：虚焊点共振频率偏移10%~15%，可准确准定位缺陷；

2.生物组织弹性成像  

● 方法：低频超声（50kHz）激励组织，测量振动传播速度； 

● 结果：肿瘤组织弹性模量差异显著，辅助早期诊断； 

3.MEMS器件谐振测试

● 方法：10MHz脉冲激励，激光多普勒测振仪捕捉微小振动； 

● 结果：得出谐振频率偏差百分比，以便验证加工精度； 

六、总结

超声波振动测试通过振动激励系统高频激励与精密测量系统如扫描激光测振仪系统，

在无损检测、微纳器件分析等领域具有测量优势；关键因素包括： 

● 精确控制超声波参数（频率、功率、波形）； 

● 选用高带宽传感器与低噪声振动信号采集系统； 

● 结合信号处理算法（如小波变换、机器学习）提升分析效率； 

● 首次测试建议使用标准样品验证系统稳定性，逐步调整参数至理想状态。