關于超聲波換能器的合理性分析

發(fā)布日期：2023-04-24 作者：新威電子點擊：

超聲波換能器是在超聲頻率范圍內(nèi)，將交變的電信號轉(zhuǎn)換成聲信號，或者將聲信號轉(zhuǎn)換為電信號的能量轉(zhuǎn)換器件，它是超聲設備中的關鍵器件，因而無論在換能機理還是工藝設計等方面，都受到了人們的長期關注。超聲換能器是一種能量轉(zhuǎn)換器，性能描述和評價需要許多參數(shù)。

超聲波傳感器的特性參數(shù)包括諧振頻率、頻帶寬度、機電耦合系數(shù)、電聲效率、機械品質(zhì)因數(shù)、阻抗特性、頻率特性、方向性、傳輸和接收靈敏度等。UCER要求輸出功率大、能量轉(zhuǎn)換效率高，而接收傳感器要求頻帶寬、靈敏度高、分辨率高。因此在傳感器的具體設計過程中，必須根據(jù)具體應用合理設計傳感器的相關參數(shù)。

超聲換能器包含了電路系統(tǒng)、機械振動系統(tǒng)和聲學系統(tǒng)，并且三者在換能器工作時，有機地結(jié)合在一起成為一個統(tǒng)一的整體。這樣就決定了對它的研究方法是融合了電子學、力學、聲學等諸方面的研究方法，并且通過電--力--聲類比，使三者能夠用統(tǒng)一的等效機電圖和等效方程式，方便地進行對其深入的研究。

為了確定超聲波傳感器的工作狀態(tài)，需求出它的機械振動系統(tǒng)的狀態(tài)方程式，和電路系統(tǒng)狀態(tài)方程式。換能器機械系統(tǒng)的狀態(tài)方程式是換能器處于工作狀態(tài)時，描寫它的機械振動系統(tǒng)的力與振速的關系式，而電路系統(tǒng)的狀態(tài)方程式是描寫電路系統(tǒng)的振動特性的。

由于換能器的機械系統(tǒng)和電路系統(tǒng)是互相耦合的，所以超聲波傳感器機械系統(tǒng)的振動會影響到電路的平衡，而電路的變化也會影響到機械系統(tǒng)的振動，因此總是利用這些方程組分析、討論換能器的工作特性。

超聲波換能器