超聲波換能器作為一種能量轉(zhuǎn)換器件，通過(guò)將輸入的電功率轉(zhuǎn)化為機(jī)械功率（超聲波）再傳遞出去，且在過(guò)程中自身消耗掉的功率非常小，在一些制造加工行業(yè)中能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的批量化生產(chǎn)，大威超聲作為一家專注于超聲波換能器的定制生產(chǎn)廠家，這次來(lái)為大家講解一下關(guān)于超聲波換能器的參數(shù)：

超聲波換能器參數(shù)是分三種：

1.壓電陶瓷片參數(shù)(可由生產(chǎn)廠商提供）

2.小信號(hào)測(cè)量換能器(書上有介紹方法,目的為匹配和檢查換能器的質(zhì)量)

3.大功率測(cè)量(實(shí)際產(chǎn)品,現(xiàn)很少有做測(cè)量的有效方法)

超聲波換能器測(cè)量時(shí)包括的參數(shù):

F:諧振頻率(既阻抗最小時(shí)的狀態(tài))

FS:反諧振頻率(阻抗最大時(shí)的狀態(tài))

F1-F2:帶寬

R:動(dòng)態(tài)電阻(阻抗)

C0:靜電容(電容表就可測(cè)得)

C1:動(dòng)態(tài)電容(匹配參數(shù))

L1:動(dòng)態(tài)電感(匹配參數(shù))

以上數(shù)據(jù)可以通過(guò)阻抗分析儀/HP4139可以測(cè)得關(guān)鍵的動(dòng)態(tài)參數(shù)

1、從純電學(xué)角度：它就是個(gè)電容，用電阻表量，不通;用電容表量有幾百幾千PF的容值;

2、從純機(jī)械角度：它是個(gè)能諧振的彈性東西，振動(dòng)在它內(nèi)部有特殊的模式，象二胡的琴弦，但比它要復(fù)雜一點(diǎn)，在不同頻率下表現(xiàn)出串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振特性;

3、從電聲學(xué)角度：它是個(gè)轉(zhuǎn)換器，加電壓產(chǎn)生體積變化，限制它體積變化，就對(duì)限制它的物體產(chǎn)生力;加力在上就產(chǎn)生電壓。

這種轉(zhuǎn)換就象我們電源中用的變壓器，描述變壓器轉(zhuǎn)換的參數(shù)是匝變比n，輸入Vp輸出Vs，則轉(zhuǎn)換用Vp=-nVs表示，變壓器兩側(cè)的參數(shù)都是電壓V。

而描述換能器轉(zhuǎn)換的參數(shù)是電聲轉(zhuǎn)換系數(shù)(電聲比)Φ，電端參數(shù)電流I，聲端(或叫機(jī)端)參數(shù)是聲速v，轉(zhuǎn)換用I= -Φv表示。

因?yàn)殡妼W(xué)網(wǎng)絡(luò)分析的理論較成熟，所以把力學(xué)向電學(xué)靠攏，就是說(shuō)用電學(xué)的描述方式(如V、I、R、L、C等)來(lái)描述力學(xué)的規(guī)律。

在等效圖的機(jī)端，力F相當(dāng)于電學(xué)的電壓V，聲速v相當(dāng)于電學(xué)的電流I，力阻抗Zm相當(dāng)于電阻R。

于是在機(jī)端一側(cè)，歐姆定律的力學(xué)形式為：F= v·Zm;機(jī)端側(cè)的Lm、Cm等只做分析和理解用，是虛擬參數(shù)，難以實(shí)測(cè)，但可以通過(guò)其它參數(shù)的測(cè)量推算出來(lái)，如果用的到的話。

對(duì)物體施力物體就有狀態(tài)變化的趨勢(shì)，阻值形態(tài)變化的因素就是力阻Zm產(chǎn)生的原因，如損耗、變?yōu)閯?dòng)能、彈性勢(shì)能等其它能量，于是

Zm = Rm + j·Xm = Rm + j·(ωM -K/ω)

可以這樣理解：損耗因素Rm將能量轉(zhuǎn)化為換能器以外的其它能量如熱損，這種能量轉(zhuǎn)換是不可逆的;

Xm可以理解為象LC等電元件那樣存儲(chǔ)能量的因素，包括轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械動(dòng)能的ωM 項(xiàng)、產(chǎn)生彈性形變后變成彈性勢(shì)能的K/ω項(xiàng)，儲(chǔ)能這兩項(xiàng)只是暫時(shí)存儲(chǔ)能量，什么時(shí)候回收、什么時(shí)候它們之間相互轉(zhuǎn)換，不同形、材的換能器就有不同的表現(xiàn)。

對(duì)于換能器壓電器件的分析和等效，有三種狀態(tài)：

1、自由狀態(tài)：不夾緊的狀態(tài)，分析壓電片時(shí);

2、夾緊狀態(tài)：即做成換能器后但不施加負(fù)載時(shí);

3、使用狀態(tài)：實(shí)際使用情況，換能器置放于使用介質(zhì)中，了解這一狀態(tài)是我們?cè)O(shè)計(jì)電源最需要。

從等效電路看，換能器和晶振濾波器等元件的電特性相似，應(yīng)該有兩個(gè)諧振頻率，LCR串聯(lián)諧振頻率和LC0并聯(lián)諧振頻率。

如果換能器使用中(業(yè)內(nèi))通說(shuō)的諧振頻率只是指串聯(lián)諧振頻率(阻抗最小狀態(tài))，而忽略那個(gè)并聯(lián)諧振頻率，那么，是不是可以這樣理解：要有效地完成電聲轉(zhuǎn)換，工作頻率應(yīng)該是串聯(lián)諧振頻率，只有在這個(gè)頻率下L和C的電抗相互抵消，能量才能最大效率地傳輸?shù)絉上;而靜電容C0通過(guò)電路中的匹配電感Lz進(jìn)行中和，使開關(guān)管輸出的電壓和電流相位盡可能保持一致，從而滿足電路輸出能量傳輸?shù)母咝?。這樣理解可以嗎?

參數(shù)中的L1、C1是否就是上面31貼圖中的L、C?

如果是，那么是否還可以這樣理解輸出回路：

換能器接入電源后，暫且拋開反饋?zhàn)儔浩鞯妮敵鲭娐肥且粋€(gè)串聯(lián)諧振回路(L1C1R)并聯(lián)在另一個(gè)串聯(lián)回路(LzC0)的電容C0兩端。前一個(gè)回路是不可調(diào)的(但不知是否受聲學(xué)負(fù)載變化的影響?)，而后一個(gè)回路可以通過(guò)Lz來(lái)調(diào)諧。

L1和C1會(huì)受到負(fù)載影響的，影響的因素主要有溫度和機(jī)械負(fù)載，當(dāng)溫度升高到45度以上時(shí)，電流會(huì)變大，但輸出功率會(huì)明顯變小;對(duì)機(jī)械負(fù)載而言，影響到L1和C1也是必然的，因?yàn)槌晸Q能器的原理是機(jī)械應(yīng)變效應(yīng)，施加機(jī)械負(fù)載后會(huì)使換能器的結(jié)構(gòu)、質(zhì)量、形狀等發(fā)生變化，從而改變了換能器的應(yīng)變特性。兩者對(duì)換能器綜合影響的結(jié)果，會(huì)使諧振頻率偏移達(dá)2%甚至更多。

以上就是關(guān)于超聲波換能器的參數(shù)含義介紹，希望能幫助您對(duì)于超聲波換能器有更深的理解，如果對(duì)于超聲波換能器還有其他的問(wèn)題，歡迎來(lái)咨詢我們大威超聲。

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