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超声波换能器工作原理介绍

文章出处:网责任编辑:作者:人气:-发表时间:2018-09-25 14:54:00【

超声换能器是在超声频率范围内将交变的电信号转换成声信号或者将外界声场中的声信号转换为电信号的能量转换器件 ,它是超声技术中的关键器件 ,其性能好坏直接关系到超声应用技术的效果和使用范围.

超声换能器包含了电路系统、机械振动系统和声学系统 ,并且三者在换能器工作时 ,有机地结合在一起成为一个统一的整体. 这样就决定了对它的研究方法是融合了电子学、力学、声学等诸方面的研究方法 ,并且通过电 - 力 - 声类比 ,使三者能够用统一的等效机电图和等效方程式 ,方便地进行对其深入的研究。 

超声波换能器

为了确定换能器的工作状态 ,必须求出它的机械振动系统的状态方程式和电路系统状态方程式.换能器机械系统的状态方程式 (简称为机械振动方程 )是换能器处于工作状态时 ,描写它的机械振动系统的力与振速的关系式 ,而电路系统的状态方程式 (简称电路状态方程式 )是描写电路系统的振动特性的. 由于换能器的机械系统和电路系统是互相耦合的 ,所以机械系统的振动会影响到电路的平衡 ,而电路的变化也会影响到机械系统的振动 ,因此我们总是利用这些方程组分析、讨论换能器的工作特性。

由上述换能器的三组基本关系式 ,可以对应地作出换能器三种形式的等效图. 第一种是等效机械图 ,将换能器等效为一个纯机械系统的等效图 ;第二种是把机械一边的元件和参量 ,通过机电转换化为电路一边的元件和参量 ,即把一个换能器等效为一个纯电路系统 ,称此为等效电路图 ;第三种称为等效机电图 ,同时包含电路一边和机械一边的等效图. 利用这些等效图可以简便地求出换能器的若干重要的性能指标。

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