超声波换能器一般有磁致伸缩换能器和压电晶体换能器两类。
1磁致伸缩类型
属于磁致伸缩的有镍片换能器和铁氧体换能器。铁氧体换能器的电声转换效率比较低,一般使用一、二年后效率下降,甚至几乎丧失电声转换能力。镍片换能器的工艺复杂,价格昂贵,所以至今很少使用。
2压电晶体类型
其中 成熟可靠的是以压电效应实现电能与声能相互转换的器件,称为压电换能器.由材料的压电效应将电信号转换为机械振动。这种换能器电声转换效率高,原材料,制作方便,也不容易老化。常用的材料有石英晶体、钛酸钡和锆钛酸铅。石英晶体的伸缩量太小,3000V电压才产生0.01um以下的变形。钛酸钡的压电效应比石英晶体大20-30倍,但效率和机械强度不如石英晶体。锆钛酸铅具有二者的优点,一般可用作超声波清洗,探伤和小功率超声波加工的换能器。
超声波换能器是一种能量转换器件,其性能描述和评价需要许多参数。换能器的特性参数包括共振频率、频带宽度、机电耦合系数、电声效率、机械品质因数、阻抗特性、频率特性、指向性、发射及接收灵敏度等等。
目前常用的超声波传感器有压阻式与变幅杆式两种类型。
1. 压阻式超声波传感器的特点:具有体积小、重量轻等优点。
缺点是频率低且易受温度影响而降低灵敏度。
2. 变幅杆型超声波传感器的工作方式如下所示。
先把输入电压加到输出端子上,使放大器工作于放大状态。
由于振子受到激励后产生的位移量是变化的,所以只要改变振子的长度即可调节输出功率的大小,从而达到连续检测的目的。
不同用途的换能器对性能参数的要求不同,例如,对于发射型换能器,要求换能器有大的输出功率和高的能量转换效率;而对于接收型换能器,则要求宽的频带和高的灵敏度及分辨率等。因此,在换能器的具体设计过程中,必须根据具体的应用,对换能器的有关参数进行合理的设计。
超声波大功率换能器具有率,能转换效率高达80%以上,光伏太阳能、水力发电等低碳清洁能源有效把握;可靠性良好,安全稳定,维护简单,只需少量维护就能提高使用寿命;灵活性强,结构紧凑,便于装卸,可用于家庭、工业和农业。
超声波换能器的组成:包括外壳、匹配层即声窗、压电陶瓷圆盘换能器、背衬、引出电缆,其特征在于它还包括阵列,它由引出电缆、换能器、金属圆环、橡胶垫圈组成。
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