时间：2008-1-31 16:25:22来源：转载文号：大中小超声波发生器与换能器匹配包括两个方面，一是通过匹配使发生器向换能器输出额定的电功率，这是由于发生器需要一个最佳的负载才能输出额定功率所致，把换能器的阻抗变换成最佳负载，也即阻抗变换作用；
二是通过匹配使发生器输出效率最高，这是由于换能器有静电抗的原因，造成工作频率上的输出电压和电流有一定相位差，从而使输出功率得不到期望的最大输出，使发生器输出效率降低，因此在发生器输出端并上或串上一个相反的抗，使发生器负载为纯电阻，也即调谐作用。由此可见匹配的好坏直接影响着功率超声源的产生和效率。中国超声波论坛
二、阻抗匹配
为了使功率放大器输出额定功率最大；在电源电压给定条件下主要取决于负载阻抗。一般在D类开关型功放中其发生器变压器初级等效负载Rl'上的输出功率表达式，式中，VAm 为等效负载上的基波幅度；vcc为电源电压；vces为功放管饱和压降，故为了保证系统有一定功率余量(因输出变压器，末级匹配回路及晶体管损耗电阻都有损耗，po' 需要乘上一个约等于1．4—1．5的系数。即输出功率po为1．5Po'；
从上式可知，在电源电压给定之后，输出功率的大小取决于等效负载RL’。目前大多数功率超声发生器的负载为压电型换能器，其阻抗约为几十欧姆至几百欧姆间，为了要达到要求的额定功率，因此需要对换能器负载RL进行阻抗变换。由高阻抗变换为低阻抗。一般常用的方法，通过输出变压器的初次级线圈的匝数比进行变换。变压器次初级匝数比为n／m，则输出功率PO时的初级电阻
举例：要求一发生器输出在换能器上的功率为1000W，设直流电VCC为220V，VCES=10V，功率应留有一定余量，则
PO='=1500W。则变压器初级的Ω
若换能器谐振时等效电阻RL＝200Ω，则输出变压器次级／初级圈数比以上称谓阻抗变换，是通过输出变压器实行的。输出变压器是超声波发生器阻抗匹配、传输功率的重要部件，它的设计与绕制工艺对发生器的工作安全是十分重要的。它不仅会以漏感、励磁电流等方式影响电路的工作，其漏感还是形成输出电压尖峰的主要原因。为此，在设计时，应选取具有高磁通密度B，高导磁率μ，高电阻率ρc和低矫顽力Hc的高饱和材料作铁芯。一般在防止高频变压器的瞬态饱和时，在设计时要注意如下几点：
1．工作磁通密度B的选取
铁芯材料的磁感应增量ΔB愈大，所需线圈匝数愈少，直流电阻R也愈小，从而线圈的铜损Pm也愈小。ΔB取得高时，传输的脉冲前沿就愈陡。因此，在设计变压器时，选取高磁通密度的材料作铁芯，这对降低变压器的损耗、减小体积和重量都是很有利的。为了避免在稳态或过渡过程中发生饱和，一般选取工作磁通密度B≤Bs／3为宜，这里Bs为磁芯的最大和磁通密度。
2.要保证初级电感量足够大
一般要求变压器初级阻抗应满足下式关系：WLl≥15RL'，其中RL' 为次级负载所算到初级边的等效电阻值，WLl为初级电感感抗，若初级电感量太小，励磁电流将比较大，励磁电流过大，变压器的损耗将增加，温升随之增高，从而降低Bs，使变压器进入饱和的可能性增大。
3．要考虑“集肤效应”的影响
在高频工作时，流过导线的电流会产生“集肤效应”。这相当于减少了导线有效截面积，增加了导线的电阻，从而引起导线的压降增大，导致变压器温度升高，结果增大了变压器进入饱和的危险性，建议采用小直径的多股导线并绕的方法。
三、调谐匹配
由于压电换能器有静电容Co，磁致伸缩换能器有静电感LO，在换能器谐振状态时，换能器上的电压VRL与电流IRL间存在着一相位角φ，其输出功率PO＝VRLIRLcosφ。由于φ的存在，输出功率达不到最大值。只有当φ=0时，输出功率达最大值。因此为了使换能器上电压VRL与电流IRL同相(φ=0)，则必须在换能器上，并上或串上一个相抵消的抗。对于压电换能器而言，即并上或串上一个电感L0即可，而磁致伸缩换能器应并上或串上一个电容C0。
一、匹配概述 超声波发生器与换能器匹配包括两个方面，一是通过匹配使发生器向换能器输 出额定的电功率，这是由于发生器需要一个最佳的负载才能输出额定功率所致，把 换能器的阻抗变换成最佳负载，也即阻抗变换作用；二是通过匹配使发生器输出 效率最高，这是由于换能器有静电抗的原因，造成工作频率上的输出电压和电流 有一定相位差，从而使输出功率得不到期望的最大输出，使发生器输出效率降低，因此在发生器输出端并上或串上一个相反的抗，使发生器负载为纯电阻，也即调谐 作用。由此可见匹配的好坏直接影响着功率超声源的产生和效率。二、阻抗匹配 为了使功率放大器输出额定功率最大；在电源电压给定条件下主要取决于负载 阻抗。一般在 D类开关型功放中其发生器变压器初级等效负载 Rl' 上的输出功率表 达式为： 式中， VAm为等效负载上的基波幅度； vcc 为电源电压； vces 为功放管饱和压降，故 为了保证系统有一定功率余量 ( 因输出变压器，末级匹配回路及晶体管损耗电 阻都有损耗， po' 需要乘上一个约等于 1． 4— 1． 5 的系数。即输出功率 po 为1．5Po' ； 从上式可知，在电源电压给定之后，输出功率的大小取决于等效负载 RL’。目 前大多数功率超声发生器的负载为压电型换能器，其阻抗约为几十欧姆至几百欧姆间，为了要达到要求的额定功率，因此需要对换能器负载 RL进行阻抗变换。由高阻抗变 换为低阻抗。一般常用的方法，通过输出变压器的初次级线圈的匝数比进行变换。 变压器次初级匝数比为 n／ m，则输出功率 PO时的初级电阻 举例：要求一发生器输出在换能器上的功率为1000W，设直流电 VCC为 220V，
HKD-1027超声波 一、性能简介： 本电源是采用全数字设计的多功能、高性能、高可靠性的超声波专用功率源。 （一）采用微电脑控制和数字频率合成技术，频率自动跟踪。 （二）数字式超声功率连续可调，使用更灵活，功率更强，工作更稳定。 （三）具有完善的保护功能：过热保护、过流保护和过压保护。 （四）四位数码管显示频率、电流、工作状态和定时直观清晰。 （五）提供远程外控接口，方便与其它控制设备的连接。 （六）扫频速度和扫频宽度数字化调整，可变水花、声音，调试方便直观。 二、主要技术指标： 工作电压：220V 10% 工作频率：80KHz以下 功率控制范围：0-100% 8级数控调节（功率条指示）机内过热保护：65℃ 三、面板功能说明： 1．显示窗：显示工作频率，电流大小，功率等级，工作状态及故障情况。 2．启动/停止：控制超声启动和停止[ 恢复出厂数据]。 3．扫频开关：选择正常工作状态或扫频工作状态[确认此项进入下一项]。 4．时间加：设置定时工作值（设置显示“ON/OFF”）[频率加]。 5．时间减：设置定时工作值（设置显示时间“XX.XX”）[频率减]。
6．功率加：增大输出功率（设置显示电流“XX.XA”）。 7．功率减：减小输出功率（设置显示频率“FX.XX”）。 8．电源开关：控制220V电压。 注：本说明中显示内容中的“X”为数字，其它为字母。以下同。 小括号（）中的功能需要与电源开关配合实现功能。 中括号 [ ]中的功能需要和控制板上的工厂短路接口配合实现功能。 四、使用说明： 1．“电源开关”： 将机器安放在通风干燥处，接好电源和输出接头。当打开电源时显示窗口将显示产品出产序列号。然后显示“----”表示扫描显示状态控制按键。 2．“启动/停止”键功能： 打开电源后如果上次关电源时是开启超声状态，那么这次开电源就会自动开启超声。如果上次关电源时是待机状态，那么这次开电源也会是待机状态，这时显示窗口显示“-OFF”，然后再按“启动/停止”，电源就会启动，并显示“FXX.X”\“XX.XA”\“-ON-”。如果已经定时，开机后会显示时间“XX.XX”。 3．“时间加、减”键功能： 在待机状态可以通过“时间加、减”键调设定时间，调整完成三秒钟会自动记忆设定的时间，“时间加、减”键会根据长按时间加速。如果设定了时间那么开机后都会显示“XX.XX”。4．“功率加、减”键功能： 在启动和待机状态都可以通过“功率加、减”键调整功率大小，但调整的功率必须在停止状态才可以自动记忆。如果在启动状态下调整了功率可以按一次“启动/停止”键，才会记忆调整的功率。 5．“扫频开关”键功能： 在超声输出状态通过对电源输出的规律改变，使超声震动模拟冲刷效果，对带有微孔的工件具有良好的清洗效果。 6．远程控制线的使用： 机器后面有一远程控制接口，主要用于自动控制设备中，通过设备中的PLC或其他设备灵活的控制超声的输出，避免频繁开关设备电源造成对设备的损害。当远程遥控口短接时，超声启动，面板上的“启动/停止”键被锁闭。当同一设备有多台受控超声电源时须用多组相互独立的开关触点。（如下图）
超声波发生器电源控制电路信息发布时间：(2008年8月7日22:02:40 ) 发布者IP地址: 信息详细内容: 第60324篇:基于PWM大功率超声波电源的设计发布时间:2006年12月30日点击次数:120 来源:电子设计应用作者:内蒙古科技大学机械工程学院苏凤岐汪建新孙建平摘要：本文详细介绍了为驱动磁滞伸缩换能器而设计的一种频率、功率可调式大功率超声波电源,该电源采用由IGBT构成的全桥式逆变主电路,实现了逆变降压和输出电压调控。控制电路以脉宽调制电路为核心,通过给定信号和反馈信号电压的比较,获得宽度可变的脉冲信号,调节电源的输出电压,并实现对电源的闭环控制。关键词：IGBT;波形发生器;超声换能器;脉宽调制引言近年来,随着全控制型电子器件和PWM技术的迅速发展,功率超声的应用及其驱动电源的开发已成为热点研究领域之一。本文介绍的高频换能器驱动电源,采用全桥移相式串联电路拓扑,以单片脉宽调制电路为核心、IGBT功率管为功率开关器件,实现了大功率输出。它具有效率高、性能稳定、体积小、质量轻和调节方便等优点。超声波电源的设计超声波电源的组成及原理框图逆变式超声波电源主要由主电路和控制电路两部分组成,其基本原理框图如图1所示。图1超声波发生器原理框图主电路是将电能从电网传递给负载的电路,其主要作用是减小变压器体积和改善电源的动态品质。控制电路则主要为逆变主电路提供开关脉冲信号,驱动逆变主电路工作,并借助反馈电路和给定电路来实现对逆变器的闭环控制。逆变主电路逆变主电路包括输入整流滤波、逆变器和输出滤波三个主要部分,而逆变器则是其核心部件。逆变器本设计采用的逆变电路为全桥式逆变电路,其优点是：适用于大功率输出,主变压器只需一个原边绕组,通过正、反向的电压得到正、反向的磁通。因此,变压器铁芯和绕组得到最佳利用,使效率得到提高。另外,功率开关管在正常运行情况下,最大的反向电压不会超过电源电压,4个能量恢复二极管能消除一部分由漏感产生的瞬时电压,无须设置能量恢复绕组,反激能量 便得到恢复利用。在全桥式逆变电路中,采用IGBT作为大功率开关器件。IGBT管构成的逆变器的电路原理图如图2所示。图2桥式变换电路图交流电经桥式整流器而获得直流电压,并经C0滤波,变成平滑的直流电压V+。该电压加在IGBT功率管Tr1、Tr2、Tr3、Tr4组成的逆变桥上。当Tr1、Tr2、Tr3、Tr4都截止时,中频变压器T 原边线圈绕组T1p两端的电压U1=0。给Tr1、Tr3触发脉冲,这两个功率管导通, Tr2、Tr4截止时, 此时中频变压器T原边线圈绕组T1p两端的电压U1=V+,流经变压器原边线圈绕组T1p的电流方向由下至上。当Tr1、Tr3截止, Tr2、Tr4导通时, 此时中频变压器T原边线圈绕组T1p两端的电压U1=-V+,变压器原边线圈绕组T1p电流的方向为由上至下。由此可见,通过Tr1、Tr3和Tr2、Tr4的交替导通和关断,也就是交替驱动Tr1、Tr3和Tr2、Tr4, 中频变压器T的二次侧即得到矩形波交流输出,实现了直流变交流的过程。T r1, Tr2、Tr3, Tr4的通断受控于电子控制电路,其每秒钟驱动IGBT的次数决定了电源的工作频率。中频变压器在逆变器部分, 中频变压器的作用是实现电压变换,功率传递以及输入、输出之间的隔离。由于中频变压器的工作频率较高,随着频率的增大,铁芯的铁损将成倍增加。为了减少其铁损需选用厚度极薄的硅钢片,这显然是很不经济的,因而选用高导磁合金材料的铁氧体磁芯。铁氧体磁芯的规格可根据输出功率及其效率来确定,则磁芯有效截面积Ae、总磁感应强度增量△B也就确定。根据公式1,可计算出中频变压器的原边绕组匝数。 (1) 其中,Np为变压器原边绕组匝数,U1为变压器绕组电压,△B为总磁感应强度增量,Ton为最大导通时间。控制电路控制电路主要由电子控制电路和驱动电路构成,而电子控制电路又包括时序控制电路和脉宽调制电路。其中,脉宽调制电路是整个超声电源控制系统的核心,它与控制系统中的其它电路都有直接联系,其主要作用是将电压给定信号和电压 反馈信号进行比较放大,根据给定值与反馈值的差值,输出相应宽度的脉冲信号,以调整电源输出电压的大小。通常采用定频率调脉宽的PWM方式来达到换能器所需的各种特性控制。脉宽调制电路还有欠压、过压、过流等保护功能,封锁输出脉冲,使电源停止输出。另外,脉宽调制电路还具有软启动、死区设定等功能。脉宽调制电路本设计采用SG3525A作为电源的PWM芯片。该芯片使用简单,只需要外接少量电阻电容,即可构成所需的脉宽调制电路。如图3所示,芯片内部主要由误差放大器N1、比较器N2、振荡器、分相器和触发器等组成。图3 脉宽调制电路图给定电压Ug和反馈电压Uf分别接至误差放大器N1的同相端和反相端,N1 端的输出电压UN1接至比较器N2的反相输入端,同时,振荡器产生的三角波信号UN2,接至N2的同相输入端。误差放大器的输出与锯齿波电压在比较器中进行比较,从而在比较器的输出端输出一个随误差放大器输出电压的高低而改变脉宽的方波脉冲。再将此方波脉冲送或非门的一个输入端,或非门另三个输入端分别为触发器、振荡锯齿波、欠压
时间：2008-1-31 16:25:22来源：转载文号：大中小超声波发生器与换能器匹配包括两个方面，一是通过匹配使发生器向换能器输出额定的电功率，这是由于发生器需要一个最佳的负载才能输出额定功率所致，把换能器的阻抗变换成最佳负载，也即阻抗变换作用； 二是通过匹配使发生器输出效率最高，这是由于换能器有静电抗的原因，造成工作频率上的输出电压和电流有一定相位差，从而使输出功率得不到期望的最大输出，使发生器输出效率降低，因此在发生器输出端并上或串上一个相反的抗，使发生器负载为纯电阻，也即调谐作用。由此可见匹配的好坏直接影响着功率超声源的产生和效率。中国超声波论坛 二、阻抗匹配 为了使功率放大器输出额定功率最大；在电源电压给定条件下主要取决于负载阻抗。一般在D类开关型功放中其发生器变压器初级等效负载Rl'上的输出功率表达式，式中，VAm 为等效负载上的基波幅度；vcc为电源电压；vces为功放管饱和压降，故为了保证系统有一定功率余量(因输出变压器，末级匹配回路及晶体管损耗电阻都有损耗，po' 需要乘上一个约等于1．4—1．5的系数。即输出功率po为1．5Po'； 从上式可知，在电源电压给定之后，输出功率的大小取决于等效负载RL’。目前大多数功率超声发生器的负载为压电型换能器，其阻抗约为几十欧姆至几百欧姆间，为了要达到要求的额定功率，因此需要对换能器负载RL进行阻抗变换。由高阻抗变换为低阻抗。一般常用的方法，通过输出变压器的初次级线圈的匝数比进行变换。变压器次初级匝数比为n／m，则输出功率PO时的初级电阻 举例：要求一发生器输出在换能器上的功率为1000W，设直流电VCC为220V，VCES=10V，功率应留有一定余量，则 PO='=1500W。则变压器初级的Ω
综 述 超声换能器特性回望 李 衍 (江苏太湖锅炉股份有限公司,江苏无锡 214187) 摘 要:回望并介绍了超声换能器影响检测灵敏度和分辨力的若干重要物理特性,有助于换能器的更新换代和缺陷定量定性技术的完善与提高,也有助于T OFD 、相控阵、SH 横波和导波等UT 新技术的推广应用。 关键词:超声换能器;物理特性;超声检测 中图分类号:T G115.28 文献标识码:A 文章编号:1671-4423(2006)02-01-05 1 压电换能器 换能器是将一种形式的能量转换成另一种能量的器具。超声换能器能将电能转变成机械能(声能),也能将机械能(声能)转变成电能。现代探伤有几种方法可产生和检出超声脉冲,最常用的是利用某些材料的压电效应。其它还有电磁声换能器(EM AT )和激光技术。 1880年居里兄弟发现:从某些晶体材料按特定方向切割下来的薄片,当受机械力作用产生变形时,会在薄片两面产生电压,他们称此现象为“压电”。翌年,李普曼又发现了相反的现象:加在薄片两面的电压也会使薄片产生机械变形(即逆压电效应)。石英(SiO 2 )是压电材料的典型,四水酒石酸钾钠(罗谢尔盐)和电石晶体也显示相同效应。 在超声探伤最初30年间,从1929年直到19世纪50年代末,石英一直是最常用的换能器材料。所 需薄片是从石英单晶体上切割下来的。随后,又开发了新的多晶材料。这种材料电阻抗较低(耐高频),超声特性较优,效率比石英高60%～70%。做换能器前,多晶材料须经极化处理。极化时,各晶体按同向排列整齐,以使其综合效应相干;极化方法:将多晶薄片置于油浴槽中加热到接近临界温度即居里温度,并在薄片两侧施加强静电场,然后使之降温缓冷(图1)。 超声探伤常用的压电材料,其居里温度各不相同,故油浴槽温度需根据所使用的压电材料加热到适当 温度。如:钛酸钡(BaT iO 3)的居里温度约为120℃, 图1 压电晶片的极化 而不同牌号的锆钛酸铅(PbZrT iO 3,缩写PZT ),居里温度为190℃～350℃,偏铌酸盐(PM N)约为400℃。若使压电材料随后加热到居里温度,它就会“退极”,丧失压电特性。因此,检测高温试件时,须防止换能器“退极”。必要时,应另选换能器材料。 2 几个重要物理特性 2.1 振动模式 换能器薄片,不管是由自然界存在的压电单晶体制成,还是由极化的多晶体材料制成,当言及探头结构时,通常都称其为“晶片”。晶片可为圆形或矩形;对某些应用,还可作成瓦形或凹面,以使声束聚焦。晶片受到电脉冲激励时产生的振动模式,对石英单晶来说,取决于其切割方向;对多晶体来说,则取决于其极化方向。图2即典型的石英单晶体;图2(a )中标有结晶学规定的三个晶轴;图2(b)为从晶体上切下的两晶片,分别为X-切割晶片和Y-切割晶片。这里,所谓X-切割晶片是指表面与X 轴相垂直的晶片,而Y-切割晶片是指表面与Y 轴相垂直的晶片。若将交变电压施加于晶片两面,X-切割晶片会在厚度方向产生伸缩变形,而Y-切割晶片会在 第30卷第2期2006年4月 无损探伤N D T Vol.30No.2 Apr il.2006
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910227590.4 (22)申请日 2019.03.25 (71)申请人 武汉科技大学 地址 430081 湖北省武汉市青山区和平大 道947号 (72)发明人 陈辉 赵雷 何漩 曾祥会 方伟 李薇馨 (74)专利代理机构 武汉科皓知识产权代理事务 所(特殊普通合伙) 42222 代理人 张火春 (51)Int.Cl. C08L 63/00(2006.01) C08L 79/08(2006.01) C08L 79/04(2006.01) C08L 33/00(2006.01) C08K 7/24(2006.01)C08K 3/36(2006.01)C08K 3/22(2006.01) (54)发明名称复杂环境用树脂基超声换能器声匹配层材料及其制备方法(57)摘要本发明涉及一种复杂环境用树脂基超声换能器声匹配层材料及其制备方法。其技术方案是：以50～90wt％的改性树脂和10～50wt％的双层空心微球为原料，外加所述原料20～30wt％的固化剂，混合3～15min，制得泥料；将所述泥料机压成型，自然干燥8～10h，脱模，于80～100℃条件下烘烤24～30h，切割，制得复杂环境用树脂基超声换能器声匹配层材料。本发明制备工艺简单、体积密度可控和厚度可加工，所制备的复杂环境用树脂基超声换能器声匹配层材料具有阻抗梯度、高频、高效、宽带(>110％)导通的特点，适用于高温、湿热、极冷等多物理场载荷环境，广泛应用于航空航天、地质勘察、深海探测、极地科研、汽车、医疗等领域，社会效益和经济效益显 著。权利要求书1页 说明书7页CN 110003619 A 2019.07.12 C N 110003619 A
声波发生器与换能器的匹配设计 超声波发生器与换能器的匹配设计 选自《近代超声原理与应用》袁易全主编作者：陈思忠 、匹配概述超声波换能器与发生器匹配包括两个方面，一是通过匹配使发生器向换能器输出额定的电功率，这是由于发生器需要一个最佳的负载才能输出额定功率所致，把换能器的阻抗变换成最佳负载，也即阻抗变换作用；二是通过匹配使发生器输出效率最高，这是由于换能器有静电抗的原因, 造成工作频率上的输出电压和电流有一定相位差，从而使输出功率得不到期望的最大输出，使发生器输出效率降低，因此在发生器输出端并上或串上一个相反的抗，使发生器负载为纯电阻，也即调谐作用。由此可见匹配的好坏直接影响着功率超声源的产生和效率。 、阻抗匹配 为了使功率放大器输出额定功率最大；在电源电压给定条件下主要取决于负载阻抗。一般在D类开关型功放中其发生器变压器初级等效负载RI' 上的输出功率表达式为： 式中，VAm为等效负载上的基波幅度; vcc为电源电压；vces为功放管饱和压降，故 为了保证系统有一定功率余量（因输出变压器，末级匹配回路及晶体管损耗电阻都有损耗，po'需要乘上一个约等于1. 4—1. 5的系数。即输出功率po为1. 5Po'; 从上式可知，在电源电压给定之后，输出功率的大小取决于等效负载RL'。目前大多数功率超声发生器的负载为压电型换能器，其阻抗约为几十欧姆至几百欧姆间，为了要达到要求的额定功率，因此需要对换能器负载RL进行阻抗变换。由高阻抗变换为低阻抗。一般常用的方法，通过输出变压器的初次级线圈的匝数比进行变换。变压器次初级匝数比为 n/m则输出功率PO时的初级电阻
举例：要求一发生器输出在换能器上的功率为1000W设直流电VCC为 220V, VCES=10V功率应留有一定余量，则PO=1.5PO'=1500W则变压器初级的 6.5 Q 若换能器谐振时等效电阻RL= 200Q,则输出变压器次级/初级圈数比 以上称谓阻抗变换，是通过输出变压器实行的。 输出变压器是超声波发生器阻抗匹配、传输功率的重要部件，它的设计与绕制工艺对发生器的工作安全是十分重要的。它不仅会以漏感、励磁电流等方式影响电路的工作，其漏感还是形成输出电压尖峰的主要原因。为此，在设计时，应选取具有高磁通密度B,高导磁率卩，高电阻率pc 和低矫顽力He的高饱和材料作铁芯。一般在防止高频变压器的瞬态饱和时，在设计时要注意如下几点： 1. 工作磁通密度B的选取 铁芯材料的磁感应增量4B愈大，所需线圈匝数愈少，直流电阻R也愈小，从而线圈的铜损Pm也愈小。4B取得高时，传输的脉冲前沿就愈陡。因此，在设计变压器时，选取高磁通密度的材料作铁芯，这对降低变压器的损耗、减小体积和重量都是很有利的。为了避免在稳态或过渡过程中发生饱和，一般选取工作磁通密度B W Bs/ 3为宜，这里Bs为磁芯的最大和磁通密度。 2. 要保证初级电感量足够大 一般要求变压器初级阻抗应满足下式关系：WLl> 15RL'，其中RL'为次 级负载所算到初级边的等效电阻值，WLl为初级电感感抗，若初级电感 量太小，励磁电流将比较大，励磁电流过大，变压器的损耗将增加，温升随之增高，从而降低Bs，使变压器进入饱和的可能性增大。 3. 要考虑“集肤效应”的影响 在高频工作时，流过导线的电流会产生“集肤效应”。这相当于减少了导线有效截面积，增加了导线的电阻，从而引起导线的压降增大，导致变压器温度升高，结果增大了变压器进入饱和的危险性，建议采用小直径的多股导线并绕的方法。 三、调谐匹配 由于压电换能器有静电容Co,磁致伸缩换能器有静电感L0,在换能器谐振状态时，换能器上的电压VRL与电流IRL间存在着一相位角?，其输出功率pg
超声波换能器基本知识 超声波换能器基本组成： 换能器由外壳、匹配层、压电陶瓷圆盘换能器、背衬、引出电缆和Cymbal阵列接收器组成。压电陶瓷圆盘换能器采用厚度方向极化的PZT-5压电材料制成，Cymbal阵列接收器由8～16只Cymbal换能器、两个金属圆环和橡胶垫圈组成。压电陶瓷圆盘换能器用作基本的超声波换能器，由它发射和接收超声波信号；Cymbal阵列接收器位于圆盘式压电换能器之上，作为超声波接收器，用于接收圆盘换能器频带之外的多普勒回波信号。本发明的作用距离大于35m，频带宽度达到10kHz，能检测高速移动的远距离目标。
超声波换能器功能结构： 超声波换能器，包括外壳(1)、匹配层即声窗(2)、压电陶瓷圆盘换能器(3)、背衬(4)、引出电缆(5)，其特征在于它还包括Cymbal阵列接收器，它由引出电缆(6)、8～16只Cymbal换能器(7)、金属圆环(8)、(9)和橡胶垫圈(10) 组成；Cymbal阵列接收器位于圆盘式压电换能器3之上；压电陶瓷圆盘换能器用作基本的超声波换能器，由它发射和接收超声波信号；Cymbal阵列接收器位于圆盘式压电换能器之上，作为超声波接收器，用于接收圆盘换能器频带之外的多普勒回波信号。 超声波换能器常见问题 1、超声波振子受潮，可以用兆欧表检查与换能器相连接的插头，检查绝缘电阻值就可以判断基本情况，一般要求绝缘电阻大于5兆欧以上。如果达不到这个绝缘电阻值，一般是换能器受潮，可以把换能器整体（不包括喷塑外壳）放进烘箱设定100℃ 左右烘干3小时或者使用电吹风去潮至阻值正常为止。 2、换能器振子打火，陶瓷材料碎裂，可以用肉眼和兆欧表结合检查，一般作为应急处理的措施，可以把个别损坏的振子断开，不会影响到别的振子正常使用。
由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求，因此在移动机器人研制上也得到了广泛的应用。下面为大家介绍超声波测距原理是什么。 超声波测距原理 1、超声波发生器 为了研究和利用超声波，人们已经设计和制成了许多超声波发生器。总体上讲，超声波发生器可以分为两大类：一类是用电气方式产生超声波，一类是用机械方式产生超声波。电气方式包括压电型、磁致伸缩型和电动型等；机械方式有加尔统笛、液哨和气流旋笛等。它们所产生的超声波的频率、功率和声波特性各不相同，因而用途也各不相同。目前较为常用的是压电式超声波发生器。 2、压电式超声波发生器原理 压电式超声波发生器实际上是利用电晶体的谐振来工作的。超声波发生器内部结构如图1所示，它有两个压电晶片和一个共振板。当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片将会发生共振，并带动共振板振动，便产生超声波。反之，如果两电极间未外加电压，当共振板接收到超声波时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接收器了。 3、超声波测距原理 超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离(s)，即：s=340t/2 。这就是所谓的时间差测距法。 超声波测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度为已知，测量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间，根据发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离。由此可见，超声波测距原理与雷达原理是一样的。 测距的公式表示为：L=C×T 式中L为测量的距离长度；C为超声波在空气中的传播速度；T为测量距离传播的时间差(T为发射到接收时间数值的一半)。 对于超声波测距精度要求达到1mm时，就必须把超声波传播的环境温度考虑进去。例如当温度0℃时超声波速度是332m/s, 30℃时是350m/s，温度变化引起的超声波速度变化为18m/s。若超声波在30℃的环境下以0℃的声速测量100m距离所引起的测量误差将达到5m，测量1m误差将达到5cm。
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。 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［１］。 目前，广泛使用压电晶体换能器。这种换能器电声转换效率高，原材料价格便宜，制作方便，也不容易老化。常用的材料有石英晶体、钛酸钡（ＢａＴｉＯ ３ ） 和锆钛酸铅（ＰｂＴｉＺｒＯ ３ ，简称ＰＺＴ）。 石英晶体的伸缩量太小，３０００Ｖ电压才产生０．０１μｍ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［２］。 一、锆钛酸铅的结构与相图 锆钛酸铅是ＡＢＯ ３ 型钙钛矿结构的二元系固溶 体，其化学式为Ｐｂ（Ｚｒ ｘＴｉ １－ｘ ）Ｏ ３ 。晶胞中的Ｂ位置可 以是Ｔｉ４＋，也可以是Ｚｒ４＋。由于Ｔｉ４＋的离子半径（０．６４埃）和Ｚｉ４＋离子半径（０．７７埃）相近，且两种 离子的化学性能相似，所以ＰｂＴｉＯ ３与ＰｂＺｒＯ ３ 能以 任何比例形成连续固溶体。对于锆钛比例不同的固溶体，由于其内部条件不同，所以结构和性能也不同。从研究它的相图可知，在相变温度以下。在难同型相界的右边（即富钛一边），固溶体为四方晶相；相界的左边（即富锆那一边）为三角品相。这两种晶相的晶体都具有压电效应。且四方晶相的自发极化方向沿晶胞伸长的轴；三角品相的自发激化方向则活品胞的空间对角线方向。 在相变温度以下，铬钛比１００／０到９４／６的狭窄范围内，固溶体属反铁电正交结构，无压电效应［３］。 在生产设计上，根据各种压电器件对材料性能的不同要求，可以选用不同的锆钛比成分来配方。例如，要求高Ｋｐ（机电耦合系数），高∈（介电常数）的材料，就需要选择铬钛比个相界附近的配方；如果要求高Ｑｍ（机械品质因数），低Ｋｐ的材料，就往往选取离开相界的铬钛比的配方。所以，ＰＺＴ压电陶瓷材料的性能可以通过改变锆钛比来进行调节。 二、锆钛酸铝陶瓷材料的改性 改变ＰＺＴ中Ｚｒ／Ｔｉ的比值，可以调整陶瓷材料的性能参数。但是仅用这种方法得到的材料，还不能满足实际应用的要求。例如，在许多场合下同时要求具有高的Ｋｐ和Ｑｍ。仅用这种改变组分的办法是很难达到的。 在生产和科研中，往往采用掺杂来改进ＰＺＴ陶瓷材料的性能。按在固溶体化合物中添加金属离子化合价与被置换离子化合价相比，分成等价离子置换和不等价离子置换。不等价离子置换又分为高价离子置换和低价离子置换［４］。 １、等价离子置换 这是指用与Ｐｂ２＋、Ｔｉ４＋或Ｚｒ４＋化合价相等、离子半径相近的金属离子置换ＰＺＴ中正常晶格中少量ｐｂ２＋，Ｔｉ４＋或Ｚｒ４＋，形成取代式固溶体。其结构仍然是钙钛矿型结构，但其物理性能、电性能发生变化。 常用来取代ｐｂ２＋的碱土金属高于有Ｓｒ２＋，Ｃａ２＋，Ｂａ２＋和Ｍｇ２＋等。这种部分置换ｐｂ２＋后，ＰＺＴ陶瓷材料性能的变化规律是： ａ．居里温度Ｔｃ降低； ｂ．介电系数∈显著增大，压电系数ｄ １ 、机电耦合系数Ｋｐ、及陶瓷密度有所增加； Ｃ．导致ｃ／ａ比值降低，即各向异性减少； ｄ．改变准同型相界位置。 有时为了得到性能更优的ＰＺＴ陶瓷材料，还可 超声波换能器材料的设计与研究 湘潭大学机械工程学院 （４１１１０５） 周里群 李玉平 摘 要 本文就超声波换能器所用材料进行了分析与讨论，介绍ＰＺＴ的结构、相图与制备方法，重点对ＰＺＴ的掺杂改性进行了研究与总结，最后介绍了关于ＰＺＴ的当前的研究热点与研究方向。 关键词 ＰＺＴ 换能器 超声波
超声换能器的用途 超声波常用的换能器由振动激励方式区分分为磁致伸缩换能器和电致伸缩换能器 . 20世纪初，电子学的发展使人们能利用某些材料的压电效应和磁致伸缩效应制成各种机电换能器。1917年，法国物理学家朗之万用天然压电石英制成了夹心式超声换能器，并用来探查海底的潜艇。随着军事和国民经济各部门中超声应用的不断发展，又出现更大超声功率的磁致伸缩换能器，以及各种不同用途的电动型、电磁力型、静电型换能器等多种超声换能器。 二、超声换能器 超声诊断仪是依靠超声换能器产生入射超声波（发射波）和接收反射的超声波（回波）的．所以在医用超声诊断仪中超声换能器又称为探头． 超声换能器的机械振荡是由高频电能激励产生的．反射回来的超声能量又通达超声换能器转换为电脉冲．探头能将电能转换为声能，又能将声能转换成电能，故有换能器之称． （一）压电效应 1、正压电效应 在晶体或陶瓷的一定方向上，加上杌械压力，使其变形，晶体或陶瓷的两个受力面上， 产生符号相反的电荷；变形方向相反，两面的电荷极性随之变换．电荷密度同施加的机械力成正比．这种因机械力作用而激起表面的电荷效应，称为正压电效应． ２．逆压电效应 在晶体或陶瓷表面沿轴方向施加电压，在电场作用下引起几何应变，电压方向改变，机械应变方向亦随之改变，形变与电场成比例．这种因电场作用而引起的形变效应，称为逆压电效应．超声诊断仪探头在发射超声波时是逆压电效应．接收超声回波时产生压电效应． （二）压电材料和压电振子 具有压电效应的材料很多，如石英、酒石酸钾钠等晶体，有钛酸钡、钛酸铅、铌酸锂、铌酸钡、钛酸锂、锆钛酸铅等陶瓷都是具有压电效应的材料；压电材料有压电效应就有逆压电效应．自锆钛酸铅问世以来，医用超声换能器所用的压电材料就由锆钛酸铅代替了． 在压电体的正反表面上进行极化，覆盖上一层激励电极后，就成为压电振子，就具有正压电效应和逆压电效应． 换能器的压电振子相当于一个电容（具有容抗作用），在超声发射电路中与线圈形成并联谐振，得到高频激励电压，产生机械振动和超声波．压电换能器上施加的交变电压的频率与换能器的压电振子的固有频率相等时，才能获得最大的机械振动． （三）诊断用超声换能器的基本结构形式 １．基本单元换能器 根据临床诊断的要求，换能器有许多种不同结构形式，而单元换能器是基本的结构．单元换能器它由主体和壳体两部分组成． （１）主体：包括：①压电振子，它是产生压电效应的元件．
超声波发生器的研究 陈振伟 【摘要】：自从超声科技问世以来，其发展日新月异，应用日益广泛，已经取得了良好的社会效益和经济效益。但是作为一门综合性极强的交叉学科，超声学研究与应用均起步较晚，技术状况已远远不能满足我国经济事业多领域的需求，广阔的市场前景促使我们加大研究力度。本文首先介绍了功率超声波技术的原理和发展趋势，然后详细分析了超声波设备的组成、关键技术以及设计难点，并采用三种不同的控制方案设计、制作了超声波发生器，分别应用在超声波清洗机和焊接机中。主电路使用集MOSFET和GTR的优点于一身的IGBT作为开关管，构成半桥逆变电路。通过分析超声波换能器的阻抗特性，比较换能器工作在串联谐振频率和并联谐振频率的优劣，介绍了几种匹配方式的特点，设计了匹配电路。控制电路中分别采用了锁相方式、扫频控制方式以及模糊自适应控制方式实现了对超声负载的自动频率跟踪，并且功能完善，配备了软启动、死区调节、限流、过流、驱动自保护和过热保护，有力的保障了系统长时间工作的稳定性和可靠性。最后通过实验，证明了设计的方案可靠，适应性强，样机不仅具有频率自适应功能，而且能够功率自适应，具有良好的推广应用意义。【关键词】：超声波发生器阻抗特性匹配电路锁相环扫频控制模糊自适应 【学位授予单位】：浙江大学 【学位级别】：硕士 【学位授予年份】：2007 【分类号】：TB517 【DOI】：CNKI:CDMD:2.2008.028469 【目录】： ?摘要3-4 ?Abstract4-7 ?第一章绪论7-14 ?引言7 ? 1.1 超声技术的发展史7-8 ? 1.2 功率超声技术的原理与应用8-9 ? 1.2.1 超声清洗的原理及优点8-9 ? 1.2.2 超声焊接的原理及优点9 ? 1.3 超声发生器的发展及趋势9-12 ? 1.3.1 超声发生器的发展9-11 ? 1.3.2 控制方案现状11 ? 1.3.3 超声发生器的趋势11-12 ? 1.4 论文的选题意义及主要工作12-13 ? 1.4.1 选题的背景意义12-13 ? 1.4.2 课题主要工作13 ? 1.5 本章小结13-14
. 超声波换能器的基本原理 压电式换能器：压电式换能器利用了某些单晶材料的压电效应和某些多晶材料的电致伸缩效应。 超声波压电效应 某些单晶材料的结构具有非对称特性，当这些材料受到外加应力作用而产生应变时，其内部晶格结构的变化（形变）会破坏原来宏观表现为电中性的状态，产生极化电场（电极化），所产生的电场（电极化强度）与应变的大小成正比。这种现象称为正压电效应，它是由居里兄弟于1880年发现的。随后，在1881年又进一步发现这类单晶材料还具有逆压电效应，即具有正压电效应的材料在受到外加电场作用时，会有应力和应变产生，其应变与外电场的大小成正比。压电效应是晶体结构的一个特性，它与晶体结构的非对称性有关，而压电效应的大小及性质则与施加的应力或电场对晶体结晶轴的相对方向有关。具有压电效应的单晶材料种类很多，最常用的如天然石英（SiO2）晶体，以及人工单晶材料如硫酸锂（Li2SO4）、铌酸锂（LiNbO3）等等。 2电致伸缩效应 某些多晶材料中存在有自发形成的分子集团，即所谓“电畴”，它具有一定的极化，并且沿极化方向的长度往往与其他方向的长度不同。当有外加电场作用时，电畴会发生转动，使其极化方向与外加电场方向趋于一致，从而使该材料沿外加电场方向的长度将发生变化，表现为弹性应变。这种现象称为电致伸缩效应。 3.磁致伸缩式换能器 磁致伸缩式换能器利用了磁致伸缩效应，这时特定合金材料结晶结构的物理特性，即某些铁磁体及其合金，以及某些铁氧体中的磁畴，在其自发磁化方向上的长度可能与其它方向上的不同。当有外加磁场作用时，由于这种磁畴将发生转动，使其磁化方向尽量与外磁场方向趋于一致，从而使该材料沿外磁场方向的长度将发生变化，表现为弹性应变（当然，这种变形引起的应变是很小的，约在10-5~10-6之间）。这种现象即是磁致伸缩效应。相反，具有磁致伸缩效应的材料在经受外加应力或应变时，其磁化强度也会发生改变，此即为逆磁致伸缩效应。这样，在对磁致伸缩材料施以交变磁场时，该材料将沿磁力线方向发生磁致形变，从而可以在与它表面紧密接触的介质中激发出机械振动波-[1]。同样，利用逆磁致伸缩效应则可达到接收超声波的目的：施加到磁致伸缩材料上的应变（弹性应力-超声波作用力）将使处在外加磁场中的该材料其磁场的磁通密度发生变化（此即所谓磁弹性效应），从而使位于该材料表面上的检测线圈中将因磁通密度变化而产生感应电势，可以用作磁弹性效应的信号，达到接收超声波的效果（注意磁场方向应和应力方向-超声波产生的质点振动方向一致）。根据磁致伸缩的变化状态，可以分为： [1]线型磁致伸缩：在发生应变时，材料的体积不变，但在长度方向上伸缩变化的程度大，这是磁致伸缩式换能器主要应用的类型。但是，它只能在居里温度以下的情况发生，若温度超过居里点后将只能存在体积型磁致伸缩。 [2]体积型磁致伸缩：在发生应变时，材料的体积也会发生变化。磁致伸缩式换能器主要用于低频大功率的场合，这与其频率受限制和受磁性材料特性参数限制的因素有关，它特别是在功率超声应用领域中有着广泛应用，其特点主要是机械强度高，性能稳定，水密要求低（不会水解）。但是，它的涡流和磁滞损耗较大，电声转换效率不如压电式换能器，而且通常需要有较大的激励电能以用于大功率场合。需要注意的是，在施以交变磁场时，由于趋肤效应
超声波换能器 一种能把高频电能转化为机械能的装置。由材料的压电效应将电信号转换为机械振动。超声波换能器是一种能量转换器件，它的功能是将输入的电功率转换成机械功率（即超声波）再传递出去，而自身消耗很少的一部分功率。 超声波换能器，要解决的技术问题是设计一种作用距离大、频带宽的超声波换能器。 换能器由外壳、匹配层、压电陶瓷圆盘换能器、背衬、引出电缆和Cymbal阵列接收器组成。压电陶瓷圆盘换能器采用厚度方向极化的PZT-5压电材料制成，Cymbal阵列接收器由8～16只Cymbal换能器、两个金属圆环和橡胶垫圈组成。本发明的作用距离大于35m，频带宽度达到10kHz，能检测高速移动的远距离目标。 压电陶瓷超声换能器工作原理 压电陶瓷是一种功能性陶瓷，所谓功能性陶瓷就是对光，电，等物理量比较敏感的陶瓷。压电陶瓷对光和压力比较敏感，对压电陶瓷施加一个外力，压电陶瓷表面会产生电荷，这就是压电陶瓷的正压电效应，是一个将机械能转化为电能的过程；对压电陶瓷外加一个电场，压电陶瓷会发生微小的形变，这就是压电陶瓷的逆压电效应，是一个将电能转化为机械能的过程。利用逆压电效应，可以把高频电压转化为高频率的振动，从而产生了超声波。 超声波换能器是将电能转换成机械能（超声波）的器件，其中最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。这种夹心换能器在负荷变化时产生稳定的超声波，是获得功率超声波驱动源的最基本最主要的方法。 [1] 将非电能量转换成电能量，不需要外电源，称换能器，也称有源传感器，换能器是超声波设备的核心器件，其特性参数决定整个设备的性能。 现在用的超声波换能器，除了磁致伸缩结构以外就是常用的用前后盖板夹紧压电陶瓷的“朗之万”换能器，超声波就是通过换能器将高频电能转换为机械振动。 换能器的特性取决与选材和制作工艺，同样尺寸外形的换能器的性能和使用寿命是千差万别的。 我们主要生产大功率超声波换能器，应用与超声波塑料焊接机、超声波金属焊接机、各种手持式超声波工具、连续工作的超声波乳化均质器、雾化器、超声波雕刻机等超声波焊接设备。
超声波换能器是一种能量转换器件，它的功能是将输入的电功率转换成机械功率（即超声波）再传递出去，而它自身消耗很少一部分功率（小于10%）。所以，使用超声波换能器最主要考虑的问题就是与输入输出端的匹配，其次是机械安装和配合尺寸。 超声波换能器分类： 1、柱型 2、倒喇叭型 3、钢后盖型 4、中间夹铝片型 主要适用于超声波塑料焊接机、超声波切割刀、超声波金属焊接机，超声波清洗机，超声波声化学设备等。 超声波换能器在合适的电场激励下能发生有规律的振动，其振幅一般10μm左右，这样的振幅要直接完成焊接和加工工序是不够的。连上通过合理设计的变幅杆后，超声波的振幅可以在很大的范围内变化，只要材料强度足够，振幅可以超过100μm。 因加工方式和要求不同，换能器的工作方式大致可分为连续工作（如花边机，CD机，清洗机，拉链机）和脉冲工作（如塑料焊机），不同的工作方式对换能器的要求是不同的。一般而言，连续式工作几乎没有停顿时间，但工作电流不是很大，脉冲工作是间歇的，有停顿，但瞬间电流很大。平均而言，二种状态的功率都是很大的。
使用超声波换能器最主要考虑的问题就是与输入输出端的匹配，其次是机械安装和配合尺寸。换能器的频率相对而言还比较直观些。该频率是指用频率（函数）发生器，毫伏表，示波器等通过传输线路法测得的频率，或用网络阻抗分析仪等类似仪表测得的频率。一般通称小信号频率。与它相对应的是上机频率，即客户将换能器通过电缆连到机箱上，通电后空载或有载时测得的实际工作频率。因客户匹配电路各不相同，同样的换能器在不同的驱动电源（电箱）表现出来的频率是不同的，这样的频率不能作为交流讨论的依据。 让换能器和驱动电源、模具良好配合以形成一台完整的超声波设备可以简称为匹配。由于匹配对整机性能的影响是决定性的，无论怎样强调匹配的重要性都不为过。匹配最主要考虑的因素是换能器的电容量，其次是换能器的频率。 换能器与驱动电源的匹配主要有4个方面，即阻抗匹配、频率匹配、功率匹配、容抗匹配。其中最主要的是容抗和频率。如前所述因为陶瓷片是绝缘体，你几乎可以理解为换能器是不通电的，它只是相当于一个电容器。要使换能器工作，实际上是通过驱动电路对它施加交流高电压，让换能器的电容充放电。压电陶瓷片在交变电场的作用下做同步伸缩变形，形成了整个换能器的纵向振动，从而带动变幅杆和模具振动。所以，若电容匹配不好，轻者是换能器无力，焊不牢；重者换能器发热严重，烧电极片、烧电源的大功率管。我们的换能器产品附有产品性能参数表，给出了每个换能器的电容和频率。驱动电源应该根据换能器的电容量，调整高压变压器，匹配电容板，峰化线圈，调频线圈等的参数。由于电感和电容量的敏感性，功放板，扼流线圈及其他外围电路对匹配也有影响。而且随着工作进行，换能器的温度会升高，导致电容也会升高且变化量可能会超过50%，若不能将电容有效地匹配掉，就会造成回路中电流电压相位差很大，功率因素很低，虚功高。看看电流很大，但换能器没力，易发热，且电源的功率器件也容易发热损坏。一般换能器电极片（耳朵）振裂或烧掉很可能就是由此引起的。 频率匹配同样也非常重要。这首先是因为超声换能器只能工作在他的谐振频率点，所以驱动电源、变幅杆、模具（工具头）都应该在这个频率下工作。一般而言，这个差别最大不超过±0.1kHz，能小一点就更好。我们强烈建议配套模具（焊头）的频率低于振动子频率0.1kHz左右（小信号频率）。也就是说，若原振动子小信号测量的频率是14.85 kHZ，则连上模具后再测频率为14.75 kHZ最为理想。同时就应考虑到，超声波换能器接上变幅杆和模具头后，系统的谐振频率峰会变得很尖锐，也即带宽很窄，机械品质因数很大，频率偏移一点都会造成阻抗很大的增加。表现在驱动电源上就是电源（振幅表电功率）很大或过载保护。若刚好这时是空载调机，则很可能会造成晶片错位，晶片裂或中心螺杆断。
技术支持：上海谐鸣超声 压电（超声）换能器的分类 超声换能器应用范围较广，型号类别较多，换能器制作材料主要有压电陶瓷、单晶、复合材料和磁致伸缩材料等，其中压电陶瓷使用较多，这里简单的介绍一下压电换能器的主要分类，大致如下： 1、根据换能器工作过程声波的传播介质分： A.气介换能器：以气体做为声波的传播媒介，如空气测距和气体流量换能 器等； B.液介换能器：以液体做为声波的传播媒介，如水下测距和液体流量换能 器等； C.固介换能器：以固体做为声波的传播媒介，如无损检测换能器基本属于 该类； 2、根据换能器工作过程中所起的作用分： A.发射型换能器：换能器只用来发射声波（信号）； B.接收型换能器：换能器只用来接收声波（信号）； C.收发共用型换能器：换能器既用于发射又用来接收声波（信号）； 3、根据换能器的振动模式分： A.夹心/纵向振子换能器：按一定的结构将机械部件和压电陶瓷通过预应力 组合在一起，如超声清洗和焊接用的换能器一般都是属于该类型； B.弯曲振动（叠片）换能器：以弯曲振动的模式发射和接收声波（信号）， 如倒车雷达上所使用的换能器属于该类型； C.普通/常规换能器：仅单独使用压电陶瓷，利用其本身各种振动模式，通 过胶黏剂固定密封于壳体内，该类型换能器使用场合较普遍，无损检测 换能器大多属于该类型； D.其他振动模式换能器：如弯张型、钹式等，但应用少，在此不一一罗列； 4、根据换能器的带宽分：有宽带和窄带换能器，水声上用的较多； 5、根据换能器耐温性分：普通型，中温型和高温型换能器； 6、根据换能器耐压力性分：普通型和高压型换能器； 7、根据换能器频率分：低频、中频和高频换能器； 换能器分类较多，以上罗列了部分分类形式，仅供参考。（上海谐鸣超声） 1