換能器是一種能量轉(zhuǎn)換器件,其性能描述和評(píng)價(jià)需要許多參數(shù). 換能器的特性參數(shù)包括共振頻率、頻帶寬度、機(jī)電耦合系數(shù)、電聲效率、機(jī)械品質(zhì)因數(shù)、阻抗特性、頻率特性、指向性、發(fā)射及接收靈敏度等等. 不同用途的換能器對性能參數(shù)的要求不同,例如,對于發(fā)射型換能器,要求換能器有大的輸出功率和高的能量轉(zhuǎn)換效率;而對于接收型換能器,則要求寬的頻帶和高的靈敏度及分辨率等. 因此,在換能器的具體設(shè)計(jì)過程中,必須根據(jù)具體的應(yīng)用,對換能器的有關(guān)參數(shù)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì).

為了確定換能器的工作狀態(tài),必須求出它的機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)的狀態(tài)方程式和電路系統(tǒng)狀態(tài)方程式.換能器機(jī)械系統(tǒng)的狀態(tài)方程式(簡稱為機(jī)械振動(dòng)方程)是換能器處于工作狀態(tài)時(shí),描寫它的機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)的力和振速的關(guān)系式,而電路系統(tǒng)的狀態(tài)方程式(簡稱電路狀態(tài)方程式)是描寫電路系統(tǒng)的振動(dòng)特性的. 由于換能器的機(jī)械系統(tǒng)和電路系統(tǒng)是互相耦合的,所以機(jī)械系統(tǒng)的振動(dòng)會(huì)影響到電路的平衡,而電路的變化也會(huì)影響到機(jī)械系統(tǒng)的振動(dòng),因此我們總是利用這些方程組分析、討論換能器的工作特性.

由上述換能器的三組基本關(guān)系式,可以對應(yīng)地作出換能器三種形式的等效圖. 第一種是等效機(jī)械圖,將換能器等效為一個(gè)純機(jī)械系統(tǒng)的等效圖;第二種是把機(jī)械一邊的元件和參量,通過機(jī)電轉(zhuǎn)換化為電路一邊的元件和參量,即把一個(gè)換能器等效為一個(gè)純電路系統(tǒng),稱此為等效電路圖;第三種稱為等效機(jī)電圖,同時(shí)包含電路一邊和機(jī)械一邊的等效圖. 利用這些等效圖可以簡便地求出換能器的若干重要的性能指標(biāo).

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