超声波测试(检测)用压电换能器的选择与使用
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超声波换能器检测方法
超声波换能器的检测方法主要包括以下步骤:
1. 参数检测:检测换能器参数是否与电箱参数匹配,是否能达到理想效果。
2. 使用万用表分别测量换能器的电阻和电容值,比较数据与规格书上的数据是否相符。
3. 将换能器连接到示波器上,并用信号发生器发出不同频率的信号,观察示波器上显示的波形是否正确。
4. 将换能器连接到超声波检测仪上,通过控制信号发生器的输出电压和频率,观察检测仪上的显示结果。
如果显示正常,则说明换能器正常工作。
以上步骤完成后,您就可以对超声波换能器进行全面的检测了。
超声波换能器使用说明书一、概述超声波筛分系统是一种简单实用、可靠的筛分系统,是当前网孔堵塞的最有效的解决方法。
可广泛应用于制药、冶金、化工、选矿、食品等要求精细筛分过滤的行业,筛分过滤精度高,有效解决因团聚、静电、强吸附性卡堵网孔等筛分难题,是国内筛分行业的一项重大突破。
二、结构超声波震动筛电源:38KHz高频大功率超声波电源。
内置微电脑芯片,可根据物料的不同状态进行全程数字频率自动跟踪,无需人工调整,操作简单方便。
长时间工作振荡器发热量低,工作状态稳定。
●HF链接电缆线:超声波换能与超声波振动筛电源之间采用电缆链接。
●连接器:航空链接插件。
●换能器:高性能超声波转换器件。
●超声波网架:由外网架于共振器组成。
●筛网:适用于10目~635目。
三、工作原理超声波筛分系统由超声波振动筛电源、HF链接电缆、换能器、共振器组成。
超声波振动筛电源产生的高频电通过换能器转换成高频正弦形式的纵向振荡波,这些震荡波传到共振器上使共振器产生共振,然后由共振器将振动均匀传输至筛面。
筛网上的物料在做低频三次元振动的同时,叠加上超声波振动,即可防止网孔堵塞,又可提高筛分产量和精度。
四、技术参数超声波振动筛电源:电源输入整机电流高频电流工作频率工作模式环境温度AC220V±10%≤0.6A ≤0.4A 38KHz 连续、脉冲-10~35℃50~60Hz五、使用说明1、首先将换能器锁定在贴好网的网架上(锁定力度为40~50kg),然后将超声波网架装入振动筛。
2、超声波振动筛电源与旋振筛分别供电,旋振筛为三相供电,超声波振动筛电源为单相供电,两者均需可靠接地。
3、超声波振动筛电源后面板OUT为超声波输出,请把超声波HF连接线插入锁紧,并检查链接可靠。
HF链接电缆的航空插头另一端与换能器链接,并保证密封固定牢固。
4、接好超声波振动筛电源的电源及超声波HF链接电缆,检查无误后打开超声波电源开关。
随着“滴”的声响,超声波振动筛电源启动,显示窗口显示“振动幅度XXXμm”,并进入自检状态。
超声波换能器的参数及工作方式类型超声波换能器是一种能够将电能转换为超声波能量的装置。
它由压电材料组成,通过电场的作用使材料发生压缩和膨胀,从而产生超声波。
本文将从超声波换能器的参数和工作方式类型两个方面对其进行详细介绍。
一、超声波换能器的参数超声波换能器的参数对其性能和应用有着重要影响,主要包括频率、振幅、工作电压和灵敏度等。
1. 频率:超声波换能器的频率通常指的是压电材料的固有频率,即在不加电场的情况下,材料自身振动的频率。
超声波换能器的频率范围很广,从几十千赫兹到几百兆赫兹不等,可以根据具体应用需求选择适当的频率。
2. 振幅:超声波换能器的振幅是指材料在电场刺激下产生的最大机械振幅。
振幅的大小与换能器的尺寸、材料性质和工作电压等因素相关,通常通过调节工作电压来控制振幅的大小。
3. 工作电压:工作电压是指施加在超声波换能器上的电压,通过改变电压的大小和频率可以控制超声波的产生和输出。
工作电压的选择要考虑到换能器的耐受能力和应用需求。
4. 灵敏度:超声波换能器的灵敏度是指它对输入信号的敏感程度。
灵敏度越高,换能器对输入信号的响应越快速、准确。
灵敏度的大小与换能器的材料性质和结构设计等因素密切相关。
二、超声波换能器的工作方式类型根据超声波换能器的工作方式不同,可以将其分为压电式、磁电式和电动力式三种类型。
1. 压电式超声波换能器:压电式超声波换能器是应用最广泛的一种类型。
它利用压电效应将电能转化为机械能,通过电场的作用使压电材料发生压缩和膨胀,从而产生超声波。
压电式超声波换能器具有频率范围广、振幅大、能量转换效率高等优势,被广泛应用于医学成像、无损检测、清洗和声纳等领域。
2. 磁电式超声波换能器:磁电式超声波换能器利用磁电效应将电能转化为机械能。
它通过电磁场的作用使磁电材料发生形变,从而产生超声波。
磁电式超声波换能器具有振幅大、频率稳定等特点,适用于高功率和高频率的应用。
3. 电动力式超声波换能器:电动力式超声波换能器是一种利用电动力效应将电能转化为机械能的装置。
医用超声换能器应用超声波进行诊断时,首先要解决的问题是如何发射和接收超声波,通过使用超声换能器可以解决这个问题。
目前医学超声设备大多采用声电换能器来实现超声波的发射与接收。
声电换能器按工作原理分为两大类,即电场式和磁场式。
电场式中,利用电场所产生的各种力效应来实现声电能量的相互转换,其内部储能元件是电容,它又分为压电式、电致伸缩式、电容式。
磁场式中,是借助磁场的力效应实现声电能量的互相转换,内部储能元件是电感,它又分为电动式、电磁式、磁致伸缩式。
在医学超声工程中,使用的最多的是压电式超声换能器。
§3.1 压电效应与压电材料特性一、压电效应压电效应是法国物理学家Pierre Curie 和Jacqnes Curie 兄弟于1880年发现的。
图3-1 压电效应示意图对某些单晶体或多晶体电介质,如石英晶体、陶瓷、高分子聚合材料等,当沿着一定方向对其施加机械力而使它变形时,内部就产生极化现象,同时在它的两个对应表面上便产生符号相反的等量电荷,并且电荷密度与机械力大小成比例;而且当外力取消后,电荷也消失,又重新恢复不带电状态,这种现象称为正压电效应,如图3-1。
当作用力的方向改变时,电荷的极性也随着改变。
相反,当在电介质的极化方向上施加电场(加电压)作用时,这些电介质晶体会在一定的晶轴方向产生机械变形;外加电场消失,变形也随之消失,这种现象称为逆压电效应(电致伸缩)。
如果在电介质的两面外加交变电场时,电介质产生压缩及伸张,即产生振动,此振动加到弹性介质上,介质亦将振动,产生机械波。
如外加交变电场频率高于20KHz,则这种波即是超声波。
超声接收换能器采用了正压电效应,将来自人体中的声压转变为电压。
超声波发射换能器采用了逆压电效应,将电压转变为声压,并向人体发射。
压电效应是可逆的,压电材料既具有正压电效应,又具有逆压电效应。
医学超声设备中,常采用同一压电换能器作为发射和接收探头,但发射与接收必须分时工作。
测量控制与仪器仪表新技术课程报告题目:压电超声换能器的应用和发展姓名:学号:二O一八年4 月[摘要]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。
压电超声换能器(MEMS ultrasonic transducer,简称MUT)是采用微电子和微机械加工技术制作的新型超声换能器。
与传统超声换能器相比,MUT具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性高、频率控制灵活、频带宽、灵敏度高以及易于与电路集成和实现智能化等特点,是超声换能器的重要的研究方向之一。
该文回顾了超声换能器的发展历程,概括总结了压电超声换能器的分类和应用,分析了压电超声换能器的发展趋势。
大功率、低压驱动、高频、薄膜化、微型化、集成化是当前的发展方向。
[关键词]换能器;压电;超声目录一、概述 (4)1.1引言 (4)1.2压电超声换能器发展历史 (4)1.3压电超声换能器的种类 (4)二、压电超声换能器的应用 (4)2.1夹心式压电换能器 (5)2.2压电陶瓷变压器 (6)2.3检测超声换能器 (6)2.4 压电薄膜换能器 (8)2.5低压驱动换能器 (8)2.6高频换能器 (9)三、换能器的性能指标 (9)(1)工作频率 (10)(2)换能器的机电转换系数n和机电耦合系数k (10)(3)换能器的阻抗特性 (10)(4)换能器的品质因素Qm (10)(5)方向特性。
(10)(6)换能器的频率特性 (10)(1)发射声功率 (10)(2)发射效率 (11)(1)接收换能器的灵敏度(接收声场的响应) (11)(2)等效噪声压 (11)四、压电换能器的发展 (11)4.1大功率换能器 (11)4.1.1大功率气介超声换能器的研究 (11)4.1.2大功率R - L超声功率变换器 (12)4.2换能器的微型化 (13)4.3换能器的集成化 (13)五、结束语 (14)参考文献 (14)一、概述1.1引言在国际上,超声技术出现于19世纪末期20世纪初期,基于正压电效应和逆压电效应,人们能够利用电子学技术产生超声波,至此迅速推广了超声技术的应用。
超声波换能器的原理及应用1. 引言超声波换能器是一种将电能转换为超声波能量的装置,广泛应用于医学、工业和科学领域。
本文将介绍超声波换能器的原理以及其在不同领域的应用。
2. 超声波换能器的原理超声波换能器基于压电效应工作,通过压电陶瓷材料的电能-机械能转换来产生超声波。
其工作原理如下:•步骤1:输入电压。
将交流电压输入到超声波换能器的电极上。
•步骤2:电能转换。
电压变化引起陶瓷材料的变形,从而产生机械能。
•步骤3:超声波产生。
机械能作用于震动体,使其振动,并传递给工作介质,从而产生超声波。
超声波换能器的原理可以通过以下优点总结: - 高效率:能够将电能转换为超声波能量的效率高达90%以上。
- 宽频带:能够产生多种频率的超声波,适用于不同的应用需求。
- 快速响应:超声波换能器的响应速度非常快,可以快速启动和停止。
3. 超声波换能器的应用超声波换能器在医学、工业和科学领域有广泛的应用。
3.1 医学应用在医学领域,超声波换能器被广泛应用于以下几个方面:•超声成像:超声波换能器可以发送超声波到人体内部,通过接收回波信号来生成人体组织的影像,用于诊断疾病和监测器官功能。
•超声治疗:超声波换能器的超声波能量可以被利用来破坏肿瘤细胞、促进伤口愈合和缓解疼痛等治疗应用。
•超声检测:超声波换能器可以检测血流速度、血管狭窄和心脏功能等生理参数,用于临床诊断和疾病监测。
3.2 工业应用在工业领域,超声波换能器被广泛应用于以下几个方面:•清洗和清理:超声波换能器产生的超声波可以在液体中形成微小气泡,通过气泡的爆破来清洗和清理物体表面,如清洗零件和去除污垢。
•切割和焊接:超声波换能器可以产生高频振动,通过振动能量来切割、焊接和铆接材料,适用于精密加工和组装。
•化学反应:超声波换能器可以加速化学反应速率,提高反应效率,广泛应用于催化反应和合成化学。
3.3 科学研究应用在科学研究领域,超声波换能器被广泛应用于以下几个方面:•材料分析:超声波换能器可以通过测量材料中的超声波传播速度和衰减程度来分析材料的物理性质和结构。
压电换能器及其超声参数测定实验注意事项压电换能器是一种能够将电能与机械能相互转换的器件。
在超声参数测定实验中,压电换能器起到了重要的作用。
本文将介绍压电换能器及其在超声参数测定实验中的注意事项。
一、压电换能器的原理和特点压电换能器是一种利用压电效应将电能转换为机械能的器件。
它由压电片、电极和负载组成。
当施加电压时,压电片会产生机械应变,从而产生声波。
压电换能器具有体积小、重量轻、响应速度快、频率响应宽等特点,因此在超声参数测定实验中被广泛应用。
二、超声参数测定实验注意事项1. 实验前准备:在进行超声参数测定实验之前,需要对压电换能器进行检查,确保其电极无损坏,并且与测量设备正确连接。
同时,还需根据实验要求选择合适的工作频率和电压。
2. 实验环境:超声参数测定实验需要在无干扰的环境中进行,以避免外界噪声对实验结果的影响。
实验室应保持安静,并确保实验台面平整稳固。
3. 实验安全:在进行超声参数测定实验时,应注意安全操作。
避免触摸电极和高压电源,以防触电事故发生。
同时,实验时应佩戴适当的防护眼镜和手套,以防止误伤。
4. 实验步骤:按照实验要求进行实验步骤,确保操作的准确性和实验结果的可靠性。
在实验过程中,注意调节电压和频率,以获取所需的超声参数。
5. 实验数据:在超声参数测定实验中,需要准确记录实验数据。
包括输入电压、输出电压、工作频率等参数。
同时,还需要记录压电换能器所处的环境温度和湿度等参数,以便后续分析和比较实验结果。
6. 数据处理:对实验数据进行合理的处理和分析,计算得到所需的超声参数。
在数据处理过程中,要注意排除异常值和误差,确保结果的准确性和可靠性。
7. 结果讨论:在实验结果讨论中,要对实验结果进行合理的解释和分析。
比较不同实验条件下的结果差异,并探讨可能的原因。
同时,还可以对实验结果进行图表展示,以便更直观地表达。
8. 实验总结:在实验总结中,要对超声参数测定实验进行全面的总结和评价。
包括实验过程中遇到的问题和解决方法,实验结果的可靠性和准确性等方面。
压电换能器的工作原理和应用1. 压电换能器的工作原理压电换能器是一种将机械应力转化为电能的装置,其工作原理基于压电效应。
压电效应是指某些晶体在受到机械应力或电场作用时,会产生电荷分离或电极化现象。
这种晶体被称为压电材料。
具体来说,当压电材料受到机械应力时,其晶体结构会发生微小的形变,导致内部正负电荷的分离。
这个分离的电荷可以通过表面电极收集并转化为电能。
同样地,当压电材料受到电场作用时,其晶体结构也会发生微小的形变。
这时,电场引起的极化现象会导致压电材料内部正负电荷的分离,产生电能。
2. 压电换能器的应用2.1 压电传感器压电换能器常被应用于各种压力、力量、加速度等传感器中。
通过使用压电材料制作传感器,可以将机械应力转化为电信号,提供准确的测量结果。
压电传感器广泛应用于工业自动化、医疗设备、汽车行业等领域。
例如,汽车中的碰撞传感器可以使用压电材料来检测碰撞力度,以触发安全气囊的部署。
2.2 声波发射和接收压电换能器还可以用于声波发射和接收装置。
在发射模式下,通过将电信号应用于压电材料,可以使其产生机械振动,从而产生声波并将其传播出去。
在接收模式下,压电材料可以将接收到的声波转化为电信号。
这种应用广泛用于超声波成像、声纳系统以及声波测距等领域。
2.3 能量收集压电换能器还可以用于能量收集装置,将机械振动能转化为电能。
这种应用可以实现无线传感器网络或无源传感器的能量供应。
例如,通过将压电材料安装在机械装置上,可以收集到其振动能量并转化为电能,从而为传感器等设备提供电力。
2.4 振动控制压电换能器还可以用于振动控制系统。
通过将压电材料安装在结构物上,以监测和控制结构物的振动情况。
当检测到不期望的振动时,压电材料可以通过施加相反的机械振动来控制结构物的振动。
这种应用可以用于减震、噪音控制等领域。
3. 总结压电换能器是一种将机械应力转化为电能的装置,其工作原理基于压电效应。
压电材料在受到机械应力或电场作用时会产生电荷分离或电极化现象,通过收集和转化这些电荷来产生电能。
超声换能器参数全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:超声换能器是一种能够将电能转换成声能的装置,广泛应用于医疗、工业、生产和科研领域。
超声换能器的性能参数是评价其质量和性能的关键指标,不同应用场景中的超声换能器参数也有所不同。
在选择超声换能器时,了解其参数对于正确使用和优化超声技术至关重要。
常见的超声换能器参数包括频率、功率、灵敏度、带宽、直径和焦距等。
不同参数对于超声换能器的性能和应用有着重要的影响。
首先是频率,频率是超声换能器发出声波的振动频率,一般以千赫(kHz)为单位。
不同频率的超声换能器在不同领域有不同的应用,高频率的换能器通常用于精细的医疗成像和治疗,而低频率的换能器则更适合工业应用中的密封、焊接和清洗等操作。
其次是功率,功率是指超声换能器转换电能成声能的能力,通常以瓦(W)为单位。
功率越大的超声换能器通常具有更好的穿透力和清洁效果,适用于处理较大面积或密度较高的材料。
第三是灵敏度,灵敏度是指超声换能器接收声波的能力,一般以毫伏(mV)为单位。
较高的灵敏度可以提高换能器的接收效率,更精确地检测声波信号。
带宽是超声换能器所能接收或发射声波的频率范围,一般以千赫(kHz)为单位。
带宽越宽的超声换能器能够传输更多种类的声波信号,适用于复杂的应用场景。
直径和焦距是超声换能器的物理尺寸参数,直径通常以毫米(mm)为单位,焦距以厘米(cm)为单位。
直径和焦距的大小决定了超声波的聚焦效果和传播范围,不同尺寸的超声换能器适用于不同尺寸和形状的工件处理。
除了以上参数外,超声换能器的耐磨性、防水性、耐高温性、使用寿命等也是需要考虑的重要因素。
在选择和使用超声换能器时,需要根据具体的应用场景和需求来合理选取参数和进行操作。
超声换能器参数是评价超声技朧器性能和质量的重要标准,正确选择和使用超声换能器的参数对于提高工作效率、质量和安全性具有重要意义。
希望以上介绍能为大家选择和使用超声换能器提供一定的参考和帮助。
超声波换能器性能优劣的判断标准评定一个压电换能器或振动系统的性能优劣,需要从参数和导纳曲线图两方面进行分析:一、参数1、机械谐振频率(Fs):即振动系统的工作频率、设计中应尽可能接近期望值,并且必须与电源工作点匹配。
2、动态电阻(R1):压电振子串联支路的电阻,在相同的支撑条件下越小越好。
对于清洗或焊接振子来说,一般在5Ω-20Ω之间。
如果太大的话,振子或振动系统工作会有问题,如电路不匹配或转换效率低、振子寿命短。
3、机械品质因素(Qm):以电导曲线法确定,Qm=Fs /(F2-F1),Qm越高越好,因为Qm越高,振子的效率越高;但Qm必须与电源匹配,Qm值太高时,电源无法匹配。
对于清洗振子来说,Qm值越高越好,一般来说,清洗振子的Qm要达到500-1000之间,太低的话,振子效率低,太高的话,电源无法匹配。
对于超声焊接或加工来说,振子本身的Qm值一般在50-1000左右,整机系统在1500-3000,太低的话,振动效率低,但是也不能太高,因为Qm越高,工作带宽越窄,电源难以匹配,即:电源难以工作在谐振频率点,设备无法工作。
4、自由电容(CT):压电器件在1kHz频率下的电容值,此值和数字电容表测得的值是一致的。
这个值减掉动态电容C1就可以得到真正的静电容C0,C0=CT-C1。
使用时要以电感对C0进行平衡。
在清洗机或超声加工机器的电路设计中,正确地平衡C0可以提高电源的功率因素,使用电感平衡有两种方法,并联调谐和串联调谐。
5、反谐振频率(Fp):压电振子并联支路的谐振频率,在这个频率下,压电振子的阻抗Zmax最大,如果反谐振阻抗Zmax很低,则振子有问题。
二、图形压电换能器或振动系统的振动性能可以直接通过对数坐标图进行判断,比较直观,很实用。
1、正常的情况下,导纳圆与电导曲线如下图,导纳圆为单圆,对数坐标图只有一对极小值和极大值:2、异常情况下,导纳圆与电导曲线如下图, 导纳圆图上出现多个寄生小圆,对数坐标图有多对极小值和极大值:在以下的情况中,压电陶瓷或换能器的导纳圆与电导曲线会出现异常:(1)换能器在装配时出现晶片裂。