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發(fā)布時(shí)間:2020-11-06 02:08  





超聲波振動(dòng)子
超聲波振動(dòng)子又稱超聲波振子,將換能器與變幅桿連接后的整體叫做振動(dòng)子。由壓電陶瓷的壓電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)電能與機(jī)械能(聲波振動(dòng))的相互轉(zhuǎn)換,并通過聲阻抗匹配的前后輻射蓋塊進(jìn)行放大的器件。 [1] 由于變幅桿是一個(gè)無源器件,它本身不產(chǎn)生振動(dòng),只是將輸入的振動(dòng)改變振幅后再傳遞出去,完成了阻抗變換。超聲波換能器在電場(chǎng)激勵(lì)下能產(chǎn)生有規(guī)律的振動(dòng),但是振幅一般在10μm左右,這樣的振幅要直接完成焊接和加工工序是不夠的。因此換能器連接合理設(shè)計(jì)的變幅桿后,超聲波的振幅可以在很大的范圍內(nèi)變化,只要材料強(qiáng)度足夠,振幅可以超過100μm。變幅桿在做縱向伸縮振動(dòng)時(shí),其中間的某橫截面左右兩邊的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向剛好相反,相當(dāng)于存在一個(gè)相對(duì)靜止的節(jié)面。這個(gè)節(jié)面叫做節(jié)點(diǎn),這里也是振動(dòng)子的較佳固定點(diǎn),偏離這個(gè)節(jié)點(diǎn)固定就會(huì)降低振動(dòng)子的工作效率,俗稱漏波。
超聲波定義
超聲波是一種振動(dòng)頻率高于聲波的機(jī)械波,由換能晶片在電壓的激勵(lì)下發(fā)生振動(dòng)產(chǎn)生的,它具有頻率高、波長(zhǎng)短、繞射現(xiàn)象小,特別是方向性好、能夠成為射線而定向傳播等特點(diǎn)。超聲波對(duì)液體、固體的穿透本領(lǐng)很大,尤其是在陽光不透明的固體中,它可穿透幾十米的深度。超聲波碰到雜質(zhì)或分界面會(huì)產(chǎn)生顯著反射形成反射成回波,碰到活動(dòng)物體能產(chǎn)生多l普勒效應(yīng)。因此超聲波檢測(cè)廣泛應(yīng)用在工業(yè)、國(guó)l防、生物醫(yī)學(xué)等方面。
超聲波換能器應(yīng)用
壓電陶瓷變壓器
壓電陶瓷變壓器是利用極化后壓電體的壓電效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)電壓輸出的。其輸入部分用正弦電壓信號(hào)驅(qū)動(dòng), 通過逆壓電效應(yīng)使其產(chǎn)生振動(dòng), 振動(dòng)波通過輸入和輸出部分的機(jī)械耦合到輸出部分, 輸出部分再通過正壓電效應(yīng)產(chǎn)生電荷,實(shí)現(xiàn)壓電體的電能-機(jī)械能-電能的兩次變換,在壓電變壓器的諧振頻率下獲得l高輸出電壓。與電磁變壓器相比, 這具有體積小, 質(zhì)量輕,功率密度高, , 耐擊穿, 耐高溫, 不怕燃燒, 無電磁干擾和電磁噪聲, 且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于制作、易批量生產(chǎn), 在某些領(lǐng)域成為電磁變壓器的理想替代元件等優(yōu)點(diǎn)。此類變壓器用于開關(guān)轉(zhuǎn)換器、筆記本電腦等。
超聲波換能器指向性因素特性介紹
一般情況下,要求所使用的超聲波換能器有尖銳的指向性,就象使用聚光手電筒照明,這樣有利于集中發(fā)射能量,在接收時(shí)能獲得較高的信噪比,也有利于對(duì)檢測(cè)目標(biāo)的定位評(píng)定。超聲波換能器的指向性與其輻射面尺寸、結(jié)構(gòu)、工作頻率和傳聲介質(zhì)特性等相關(guān),通常可用指向性因素來反映超聲波換能器的指向性:
對(duì)于發(fā)射超聲波換能器,所謂指向性因素是指在發(fā)射聲束的主軸線聲壓上,遠(yuǎn)離發(fā)射超聲波換能器的某一定點(diǎn)處某頻率的均方聲壓與通過該點(diǎn)和換能器同心的球面上某點(diǎn)同一頻率的均方聲壓之比。對(duì)于接收超聲波換能器,則是指沿?fù)Q能器主軸線傳來某頻率聲波所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)平方值與頻率相同、方均根聲壓相同的擴(kuò)散聲場(chǎng)所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)平方值之比。
超聲波換能器指向性因素也可以用分貝(dB)表示,這是稱為指向性指數(shù),它等于指向性因素的常用對(duì)數(shù)乘10。對(duì)于發(fā)射換能器,指向性指數(shù)也可稱作指向性增益。
