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超声换能器的定义及工作原理超声换能器的定义及工作原理天堂的乌鸦的日志- 网易博客换能器参数是分三种:1.压电陶瓷片参数(可由生产厂商提供)2.小信号测量换能器(书上有介绍方法,目的为匹配和检查换能器的质量)3.大功率测量(实际产品,现很少有做测量的有效方法)换能器测量时包括的参数:F:谐振频率(既阻抗最小时的状态)FS:反谐振频率(阻抗最大时的状态)F1-F2:带宽R:动态电阻(阻抗)C0:静电容(电容表就可测得)C1:动态电容(匹配参数)L1:动态电感(匹配参数)以上数据可以通过阻抗分析仪/HP4139可以测得关键的是动态的参数1、从纯电学角度：它就是个电容，用电阻表量，不通；用电容表量有几百几千PF的容值；2、从纯机械角度：它是个能谐振的弹性东西，振动在它内部有特殊的模式，象二胡的琴弦，但比它要复杂一点，在不同频率下表现出串联谐振和并联谐振特性；3、从电声学角度：它是个转换器，加电压产生体积变化，限制它体积变化，就对限制它的物体产生力；加力在上就产生电压。
这种转换就象我们电源中用的变压器，描述变压器转换的参数是匝变比n，输入Vp输出Vs，则转换用Vp=-nVs表示，变压器两侧的参数都是电压V。
而描述换能器转换的参数是电声转换系数（电声比）Φ，电端参数电流I，声端(或叫机端)参数是声速v，转换用I= -Φv表示。
因为电学网络分析的理论较成熟，所以把力学向电学靠拢，就是说用电学的描述方式（如V、I、R、L、C等）来描述力学的规律。
在等效图的机端，力F相当于电学的电压V，声速v相当于电学的电流I，力阻抗Zm相当于电阻R。
于是在机端一侧，欧姆定律的力学形式为：F= v·Zm；机端侧的Lm、Cm等只做分析和理解用，是虚拟参数，难以实测，但可以通过其它参数的测量推算出来，如果用的到的话。
对物体施力物体就有状态变化的趋势，阻值形态变化的因素就是力阻Zm产生的原因，如损耗、变为动能、弹性势能等其它能量，于是Zm = Rm + j·Xm = Rm + j·（ωM -K/ω）可以这样理解：损耗因素Rm将能量转化为换能器以外的其它能量如热损，这种能量转换是不可逆的；Xm可以理解为象LC等电元件那样存储能量的因素，包括转变为机械动能的ωM 项、产生弹性形变后变成弹性势能的K/ω项，储能这两项只是暂时存储能量，什么时候回收、什么时候它们之间相互转换，不同形、材的换能器就有不同的表现。
超声水表换能器综合性能指标的建立姚灵;左富强;王欣欣【摘要】超声检测换能器的各项基础技术指标体系已比较完善,但换能器的基础技术指标不能替代产品制造过程中能够快速识别其性能特性的综合性能指标.经过大量实验与研究,本文提出了用于生产制造过程和产品质量控制的超声水表换能器综合静态指标和综合动态指标两类技术指标体系,使其能基本满足超声水表换能器的工序检测与型式试验项目的要求,也为相关标准的起草制订做好准备.【期刊名称】《测试技术学报》【年(卷),期】2016(030)003【总页数】7页(P260-266)【关键词】超声水表;超声换能器;换能器综合性能指标;换能器工序检测;换能器型式试验【作者】姚灵;左富强;王欣欣【作者单位】浙江省水表研究院,浙江宁波315032;浙江省水表研究院,浙江宁波315032;浙江省水表研究院,浙江宁波315032【正文语种】中文【中图分类】TB937换能器是超声水表中最为关键的核心部件之一[1]，但我国至今尚未建立起综合评价超声水表换能器使用特性的技术指标和方法，对这方面的研究探索也不多，这对即将批量投放市场的新型电子水表产品而言是存在有一定技术风险的.评价超声水表换能器工作性能的标准制订工作国家还在审批之中，如何在标准起草前做好超声水表换能器综合性能评价指标和方法的研究与构建，是保证标准适用性的重要前提，也是超声水表产品能否长期稳定可靠工作的重要保证.当今，超声检测换能器的各项基础技术指标已比较完整且形成体系[2]，但换能器基础技术指标不能替代制造过程中快速识别超声水表换能器的综合性能指标，仅能作为综合性能指标的技术依据和支撑[3].1.1 基本结构及原理超声水表换能器主要由压电陶瓷元件、阻抗匹配层、吸收(背衬)材料、金属外壳及信号引出线等组成，其结构见图 1 示意图. 同一换能器采用发射和接收交替工作方式[4].换能器的压电陶瓷元件通常以薄圆片厚度振动模式工作,其振子的几何形状、极化和激励方式见图 2. 当薄圆片厚度远小于直径时，其振动模式的反谐振频率与厚度成反比[1]，即式中： fa为反谐振频率, 单位： Hz；为开路弹性刚度常数, 单位：N·m-2; d为薄圆片振子厚度, 单位：m; ρ为压电振子材料密度，单位：kg·m-3.超声波在不同声阻抗介质传播时会发生声反射，导致超声波不能正常传播. 当超声换能器在水中工作时，由于压电陶瓷与水介质声阻抗相差悬殊，因此需要在压电陶瓷前设置阻抗匹配材料，以保证发射换能器发出的超声波能顺利进入水中，到达接收换能器. 阻抗匹配材料通常按式(2)选用[1]式中： zp为匹配材料的特性阻抗； z0为压电陶瓷材料的特性阻抗； z1为水介质的特性阻抗.1.2 主要技术指标超声检测换能器的主要基础技术指标为[5]：1) 机电转换系数n机电转换系数是指换能器在机电转换过程中转换后的力学量(或电学量)与转化前的电学量(或力学量)之比.2) 工作频率发射换能器的工作频率应等于它自身的谐振基频，这样可以获得最佳工作状态、取得最大的发射声功率和接收效率. 主动式超声换能器处于接收状态下的工作频率是与发射状态下的工作频率近似相等的.3) 品质因数Q品质因数Q通常由电路系统的品质因数Qe和机械系统的品质因数Qm来描述. 换能器Q值与其工作频带宽度和传输能量的效率有密切关系， Q值大小不仅与换能器的材料、结构、机械损耗等有关，还与辐射声阻抗有关. 同一换能器处于不同介质中其Q值是不同的.4) 阻抗特性压电换能器作为一机电4端网络，具有一定的特性阻抗和传输常数. 如等效电阻抗、等效机械阻抗、静态和动态阻抗、辐射阻抗等.5) 发射声功率发射声功率是描述一个发射换能器在单位时间里向介质声场辐射声能多少的物理量，换能器的发射声功率一般是随工作频率变化的，在与其机械谐振频率相同时可以获得最大的发射声功率.6) 接收灵敏度接收换能器的灵敏度分为自由场电压灵敏度和电流灵敏度两种. 自由场电压(电流)灵敏度Mu(ω)[Mi(ω)]是指接收换能器的输出电压(电流)与在声场中引入换能器之前该点的自由声场声压的比值.7) 频率特性频率特性是换能器的一些重要参数随工作频率变化的特性. 如发射换能器的发射功率和效率随工作频率变化、接收换能器的接收灵敏度随工作频率变化的特性. 8) 等效噪声电压接收换能器内的压电陶瓷在一定温度下由内部分子热运动而产生的噪声电压.上述这些指标的检测大多比较复杂，检测成本也高，不适合在制造过程中作为性能控制指标使用，因此需要寻找能综合反映换能器性能的综合技术指标进行研究和构建.超声水表换能器综合性能指标的建立需要从水表整体技术性能要求出发，以能满足超声水表长期正常工作、且达到一定测量准确度要求为前提. 根据超声水表工作原理分析可知，换能器应该符合发射中心频率和发射声功率稳定、接收输出电压幅值满足整机信号处理要求、输出电压幅值长期工作应稳定可靠等指标. 经大量使用实践证明，超声水表换能器建立本文所述技术指标可以保证超声水表长期稳定工作，并使测量过程不复杂、测量成本较低廉.综合性能指标的检测需要用到所谓的“标准”超声水表换能器. 这些标准换能器可以不要求技术指标达到某一具体准确值，但要求指标值恒定且在规定的数值范围内.将超声水表综合性能分为静态和动态指标两部分，这样可以分别识别换能器在静止状态和工作状态时的综合性能.2.1 换能器老化试验为使超声水表换能器长期稳定工作，需要对换能器进行老化试验和筛选. 老化的目的是使换能器压电陶瓷材料的压电常数等参数经过高、低温和电功率老化试验后处于基本恒定的状态，同时消除因装配过程造成的内部应力集中，使压电陶瓷材料粘接剂、阻抗匹配与吸收等材料的性能稳定下来，保证换能器长期稳定可靠工作. 老化试验会使超声水表换能器的发射声功率、接收灵敏度等指标略有下降，但换来的却是换能器的性能稳定与可靠. 老化试验与筛选对所有待检测和待装配的换能器而言是必不可少的.通常，采用高温、低温与交变湿热等方法进行换能器气候环境老化[6]. 高温老化温度不宜超过压电材料居里温度的2/5，持续时间在 1 h左右；高、低温试验时间不能太长，次数不能太多.电功率老化可以采用连续脉冲波或正弦波对换能器进行过载激励，过载激励值应超过额定值，但在极限值范围内，电功率老化时间一般为数小时.2.2 标准换能器筛选由于超声水表采用收、发共用换能器工作模式，因此在激励电功率、工作频率基本恒定和换能器结构确定(即固有频率和指向性确定)等条件下，通过任选一个工作正常的换能器作为发射换能器去检测成批接收换能器，然后从成批接收换能器中挑出性能最为稳定、数值较为适中的某几个换能器用作标准发射换能器使用. 换能器的发射特性可以通过检测其接收特性而间接获得. 在一定条件下标准发射换能器也可作为标准接收换能器使用，对实际使用而言，其差异不会很大[7].标准换能器的筛选，通常是在正常生产过程中对老化处理后的成批换能器产品采用“多次筛选优化法”来实施的.2.3 换能器综合静态特性综合静态特性可以分为换能器的静态电容和绝缘电阻等两项技术指标.1) 静态电容超声换能器在未激励振动条件下，它的等效电路是纯电容C0和损耗电阻Rn的并联；当换能器受激声辐射或接收声能量时，还存在着动态阻抗，动态阻抗可以用电阻、电感和电容来表示，见图 3. 图中R1， C1， L1分别为动态阻抗中的电阻、电容和电感.静态电容C0反映了换能器中压电陶瓷在未受超声辐射和脉冲激励时两电极间的电容量，其值大小与压电陶瓷的直径、厚度、以及介电常数等有关；损耗电阻Rn是由压电陶瓷介质损耗引起的. 根据换能器压电陶瓷规格不同，超声水表换能器的静态电容量一般在数百皮法至数千皮法之间，可用普通准确度的电容表测量其数值. 一批换能器的静态电容值应在设计规定的公差范围内.2) 绝缘电阻换能器静态时相当于一个电容器，电容器的绝缘电阻主要是由介质漏电、周围环境湿度和杂质等因素构成. 换能器是高阻器件，输出的是电荷量，因此环境湿度、自身绝缘状况、压电陶瓷材料性能等对其正常工作影响极大，为此要求换能器静态时两导线间的绝缘电阻值应趋于无穷大. 通常，可以用测量上限大于1×109 Ω的高阻欧姆表进行测量.2.4 换能器综合动态特性综合动态特性可以分为换能器的工作频率、接收换能器输出电压、接收换能器输出电压重复性、接收换能器输出电压稳定性和寿命试验等5项技术指标.1) 工作频率从发射效率考虑，同时兼顾接收特性，超声水表换能器通常应工作在串联谐振状态. 因此可以将串联谐振频率fs作为其工作频率f0使用，见式(3).式中： C1， L2 为换能器动态电容和电感.工作频率应该长期处在稳定状态，它随时间和温度的变化量应控制在较小范围内，否则将会影响换能器的发射效率和接收灵敏度. 工作频率可以用专用阻抗测量仪测量，也可用图 4 方法进行测量.2) 接收换能器输出电压幅值在超声波作用下，接收换能器输出电压幅值大小对超声水表能否正常工作关系密切. 换能器的输出幅值会随测量管的公称通径增加(即测量距离增加)而减少，因此换能器输出电压幅值应在规定范围内，不能太低，需要通过筛选进行配对工作.接收换能器输出电压幅值越高，超声水表工作时的信噪比就越高，噪声干扰影响程度就越低，信号处理就越可靠，见图 5. 通常，测量阈值电平既要大于噪声电平，又要兼顾输出信号电压受温度、时间等因素下降所导致的测量阈值电平相交于下一波峰，造成Stop点后移，使超声波测量时间发生很大波动的风险.接收换能器输出电压可以在专用装置上进行测量，在标准发射换能器和标准发射脉冲电路配合下，采用高灵敏度数字示波器进行观测和测量.3) 接收换能器输出电压幅值重复性在标准换能器和标准信号发生器配合下，对换能器的输出电压进行短时间多次重复测量(一般为5～10次)，其输出电压的重复性应在规定范围内. 重复性计算可以采用实验标准差法，见下式和下表.实验标准差法计算公式如式(4)式中： s 为实验标准差(重复性评价指标)； xi为第i次测量结果；为n次测量平均值； n为测量次数.4) 接收换能器输出电压幅值稳定性(型式试验项目)接收换能器输出电压值不仅要适中，而且应长期稳定，这是对超声水表换能器的基本要求. 输出电压稳定性主要是指温度改变与时间进程导致换能器输出电压发生变化的程度. 实验证明，由PZT类压电陶瓷材料构成的超声换能器，其输出电压幅值随温度影响的变化在0～50 ℃范围内的变化量约为10%左右，而且变化规律强，容易补偿. 而输出电压随时间进程的影响则会因压电陶瓷材料及粘结、阻抗、吸收等材料中某些参数改变而逐步发生衰减，每个换能器的衰减速率都会不一样，个别换能器甚至会在使用生命期内出现失效，对于这种时间进程引起的稳定性是需要高度重视的.输出电压值的较大变化或衰减，均会导致超声水表内精密计时单元计时结束时间点(Stop点)发生一定量的偏移，造成时间测量误差增加.输出电压稳定性指标是在针对某种结构换能器的大量可靠性和寿命试验基础上，同时根据超声水表信号处理部分对换能器的匹配需要提出的. 实践证明，经过老化试验后的一批换能器，经过2至3次的分时测量，可以基本确定换能器是否符合稳定性指标的要求. 两次测量间隔时间通常为24 h以上，以1～2月试验时间为界；试验过程中，换能器输出幅值随时间进程的衰减量应在规定的范围内.稳定性试验采用几个测量时段的输出幅值均值的相对变动性来评价.5) 寿命试验(型式试验项目)该项目主要是验证超声水表换能器的有效使用寿命. 采用电功率老化相似的方法对换能器进行寿命试验，在激励信号极限值附近对换能器进行连续的脉冲波或正弦波激励，连续工作时间为1～2月，实验结束后换能器应正常工作，其输出幅值不应超出规定的范围.1) 综合指标的试验方法与装置除了综合静态特性指标可以在空气中进行测量外，超声水表换能器综合动态特性指标的检测与试验需要在水的负载中进行[8]，测量装置见图 6. 换能器工作频率、接收换能器输出电压幅值和输出电压幅值重复性指标是工序检测项目，接收换能器输出电压稳定性和寿命试验指标为型式试验项目，上述所有检测和试验项目均可在图6试验装置上进行.2) 测量结果与整机性能的关联性接收换能器输出幅值大小与超声水表能否正常工作密切相关[9]. 不同输出幅值的换能器，需要通过筛选、分档后进行配对工作. 表 1 是相同规格、相同测量距离条件下，超声换能器的分档与配对举例. 要求编号为A， B， C的换能器分别与相同编号的换能器配对使用(如Ai与Ai， Bi与Bi， Ci与Ci配对， i=1，2，…，n；配对时，每一对换能器的输出幅值应尽量接近).接收换能器输出幅值重复性指标与超声水表短期工作稳定性与可靠性密切相关. 输出幅值重复性不好的换能器是导致超声水表整机示值误差和测量重复性指标超差的主要原因之一[10]. 表 2 是超声水表换能器输出幅值重复性指标的测量结果. 通常情况下，当输出幅值重复性指标相对值小于5%以内时，对整机示值误差和测量重复性的影响可忽略不计.接收换能器输出幅值稳定性指标与超声水表长期工作稳定性与可靠性密切相关. 输出幅值稳定性不好的换能器是导致超声水表整机示值误差和测量再现性指标超差的主要原因之一[10]. 表 3 是超声水表换能器输出幅值稳定性指标的测量结果. 通常情况下，当输出幅值稳定性指标变化小于5%以内时，对整机示值误差和测量再现性的影响可忽略不计.超声水表换能器综合性能指标的检测与试验是智能水表生产制造过程中的重要环节，如果不能事前控制好换能器质量，就无法保证超声水表产品的整机质量.换能器长期工作稳定性与可靠性指标的建立，需要大量的实验、分析与论证，需要有基础数据作支撑. 然而，这方面工作我国尚处在起步阶段，积累的数据和经验还远远不够，需要有关各相关方的不断努力和探索.上述超声水表换能器的静态综合指标和动态综合指标的建立与实施，已为数千台超声水表的产品质量提供了有效的保障，也为制订我国机械行业标准《超声水表换能器》做好了前期的准备.【相关文献】[1] 姚灵. 电子水表传感与信号处理技术[M]. 北京：中国质检出版社， 2012.[2] 栾桂冬，张金铎，王仁乾. 压电换能器和换能器阵列(修订版)[M]. 北京：北京大学出版社，2005.[3] 姚灵，王让定，左富强，等. 超声水流量检测换能器使用特性及评价指标研究[J]. 计量学报，2014, 35(2)： 151-156.Yao Ling, Wang Rangding, Zuo Fuqiang, et al. The operationl performance and evaluation index reseaech of the ultrasonic water flow detection transducer[J]. Acta Metrologica Sinica, 2014, 35(2)： 151-156. (in Chinese)[4] BS ISO/TR 12765: 1998 Measurement of fluid flow in closed conduits—Methods using transit-time ultrasonic flowmeters[S]. ISO, 1998.[5] 林书玉. 超声换能器的原理及设计[M]. 北京：科学出版社， 2004.[6] GB/T 778. 1—2007/ISO 4064:2005 封闭满管道中水流量的测量饮用冷水水表和热水水表第1部分：规范[S]. 北京：中国标准出版社， 2007.[7] GB/T 7965—2002声学水声换能器测量[S]. 北京：中国标准出版社， 2002.[8] 宁波水表股份有限公司. 一种超声水流量换能器综合性能实验装置及其使用方法：中国201210573562. 6[P]. 2012.[9] ISO 12242:2012(E)Measurement of fluid flow in closed conduits—Ultrasonic transit-time meter for liquid[S]. ISO, 2012.[10] 姚灵. 超声水表测量误差分析及处理[J]. 仪表技术， 2015(5)： 1-4.YaoLing. Analysis and processing on measurement errors of the ultrasonic water meter[J]. Instrumentation Tachnology, 2015(5): 1-4. (in Chinese)。
超声波换能器的结构及原理超声波的发射和接收，需要一种电-声之间的能量转换装置，这就是换能器。
超声换能器，也即超声传感器，是超声波流量计中的重要组成部分。
通常所说的超声换能器一般是指电声换能器，它是一种既可以把电能转化为声能、又可以把声能转化为电能的器件或装置。
换能器处在发射状态时，将电能转换为机械能，再将机械能转换为声能；反之，当换能器处在接收状态时，将声能转换为机械能，再转换为电能。
超声换能器通常都有一个电的储能元件和一个机械振动系统。
人们为研究和应用超声波，己发明设计并制成了许多类型的超声波发生器，目前使用较多的是压电型超声波发生器，而压电材料有单晶体的、多晶体复合的，如石英单晶体，钛酸钡压电陶瓷、锆钛酸铅压电陶瓷复合晶体(PZT)、PVDF等。
压电型超声波换能器是借助压电晶体的谐振来工作的，即晶体的压电效应和逆压电效应。
其结构原理如图3所示：图3超声波换能器结构原理图超声波换能器是一个超声频电子振荡器，当把振荡器产生的超声频电压加到超声换能器的压电晶体上时，压电晶体组件就在电场作用下产生纵运动。
压电组件振荡时，仿佛是一个小活塞，其振幅很小，约为(1～10) m ，但这种振动的加速度很大，约(10～10 3 ) g，这样就可以把电磁振荡能量转化为机械振动量，若这种能量沿一定方向传播出去，就形成超声波。
当在超声换能器的两电极施加脉冲信号时，压电晶片就会发生共振，并带动谐振子振动，并推动周围介质振动，从而产生超声波。
相反，电极间未加电压，则当共振板接收到回波信号时，由逆压电效应，将压迫两压电晶片振动，从而将机械能转换为电信号，此时的传感器就成了超声波接收器。
通常压电型超声波换能器可以等效地看作一个电压源和一个电容器的串联电路，如图 4（a）所示，也可以等效为一个电流源和一个电容器地并联电路，如图4（b）所示。
如果用导线将压电换能器和测量仪器连接时，则应考虑连接导线地等效电容、等效电阻、前置放大器地输入电阻、输入电容。
超声波功率是不是越强越好首先了解行业中一些超声波清洗机，粘在清洗槽底或槽侧面的换能器分布过密，一个紧挨一个的排列．一味的增强超声波清洗的功率,从而使输入换能器的功率强度达到每平方厘米2-3瓦，殊不知;高强度的超大超声波功率,会加快不锈钢板表面(粘贴换能器的钢板表面)的空化腐蚀，从而缩短使用寿命，另外由于超声波力量过高;会在钢板表面附近产生大量较大的气泡，增加声传播损失，在远离换能器的地方削弱清洗作用。
那么在每平方厘米内多少功率最好:一般选用功率强度每平方厘米低于1.5瓦为宜(按粘有换能器的钢板面积计算)。
如果清洗槽较深，除槽底粘有换能器外，在槽壁上也应考虑粘结换能器，或者只粘于槽体两边。
另外,换能器与清洗槽的粘结质量对超声清洗机整机的质量影响很大。
不但要粘牢，而且要求胶层均匀、不缺胶和不允许有裂缝，使超声能量最大限度地向清洗液中传输，以提高整机效率和清洗效果。
目前大多数超声波清洗设备为避免换能器从清洗槽上掉下来。
采取螺钉加粘胶的固定方式，这种连接方式可以很好的让换能器不会掉下来。
但是要注意螺钉焊接质量，假如不垂直于不锈钢板表面，则胶层不均匀，甚至有裂痕或缺胶，能量传输会削弱；另一方面．如果焊接不好也会影响不锈钢表面的平整，导致加速空化腐蚀，缩短使用寿命，所以焊接质量非常重要。
判断粘结质量的方法之一，是在清洗槽装水并开机工作一段时间后，测量换能器的温升。
如果在众多的换能器中某个换能器温升特别快，则表明该换能器可能粘结不好．因为此时声辐射不好，电能量大部分消耗在换能器上而发热。
另一个方法是在小信号条件下逐个测量换能器的电阻抗大小来判别粘结质量。
目前在超声波清洗机的性能方面还存在一些模糊的认识：认为功率越大，换能器数目越多．其性能越好，价值越高，甚至以此论价．这种认识是不全面的．如上述，换能器布得过密，功率密度过大，不但清洗效果不好，而且槽底易空化腐蚀．另一方面，目前超声波清洗机商品所标的功率大多是声功率而不是电功率，如果所标是指消耗工频功率，则超声波清洗机质量的优劣应该由效率来判断。
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。
超声波仪器、探头主要组合的性能测定主要性能测试项目及其性能指标1、电噪声电平（%）仪器灵敏度置最大，发射置强，抑制置零或关，增益置最大，衰减器置“0”，深度粗调、深度微调置最大。
读取时基线噪声平均值，用百分数表示。
2、灵敏度余量（dB）a)使用2.5MHz、Φ20直探头和CS－1－5或DB--PZ20—2型标准试块。
b)连接探头并将仪器灵敏度置最大，发射置强，抑制置零或关，增益置最大。
若此时仪器和探头的噪声电平(不含始脉冲处的多次声反射)高于满辐的10％，则调节衰减或增益，使噪音电平等于满辐度的10％记下此时衰减器的读数S0。
图1 直探头相对灵敏度(灵敏度余量)测量c)将探头置于试块端面上探测200mm处的i2平底孔，如图17所示。
移动探头使中Φ2平底孔反射波辐最高，并用衰减器将它调至满辐度的50％，记下此时衰减器的微S l，则该探头及仪器的探伤灵敏度余量S为：S=S1--S0(dB)3、垂直线性误差测量（%）(1)连接探头并在试块上探测任一反射波(一般声程大于50mm)作为参照波，如图2所示。
调节探伤仪灵敏度，使参照波的辐度恰为垂直刻度的100％，且衰减器至少有30dB的余量。
测试时允许使用探头压块。
图2 垂直线性误差测量(2)用衰减器降低参照波的辐度，并依次记下每衰减2dB时参照波辐度的读数，直至衰减26dB以上。
然后将反射波辐度实测值与表l中的理论值相比较，取最大正偏差d(+)与最大负偏差d(-)，则垂直线性误差△d用式(1)计算：△d=｜d(+)｜+｜d(-)｜ (1)(3)在工作频率范围内，改用不同频率的探头，重复(1)和(2)的测试。
dB）(1)连接探头并在试块上探测任一反射波(一般声程大于50mm)作为参照波。
(2)调节衰减器降低参照波，并读取参照波辐度自垂直刻度的100％下降至刚能辨认之最小值(一般约为3～5％)时衰减器的调节量，此调节量则定为该探伤仪在给定频率下的动态范围。
(3)按(1)和(2)条方法，测试不同频率不同回波时的动态范围。
超声换能器功耗-概述说明以及解释1.引言超声换能器是一种将电能转换为超声波能的设备，广泛应用于医疗、清洗、焊接等领域。
随着人们对能源利用效率的日益重视，超声换能器的功耗问题也越来越受到关注。
本文将从超声换能器的原理、功耗影响因素和节能降耗的措施等方面进行探讨，旨在为提高超声换能器的能效提供参考。
1.1 概述部分的内容1.2 文章结构:本文主要分为三个部分: 引言、正文和结论。
- 引言部分将介绍超声换能器的概念和背景，以及本文的目的和意义。
- 正文部分将详细讨论超声换能器的原理，以及影响其功耗的因素。
同时，还将介绍一些节能降耗的措施，以帮助读者更好地了解如何降低超声换能器的功耗。
- 结论部分将总结本文的主要内容，展望未来超声换能器的发展方向，并总结文章的重点内容，为读者提供一个清晰的概述。
1.3 目的：本文旨在探讨超声换能器的功耗问题，分析其影响因素，并提出节能降耗的有效措施。
通过研究超声换能器的功耗情况，可以帮助工程师和研究人员更好地了解超声换能器的性能特点，提高其效率，降低能源消耗，推动超声技术在各个领域的应用和发展。
通过本文的研究，旨在为超声换能器的设计、制造和运用提供一定的参考和指导，促进超声技术在实际应用中的进一步推广和发展。
2.正文2.1 超声换能器的原理超声换能器是一种能够将电能转换成超声波能量的装置，其工作原理主要依靠压电效应。
压电效应是指某些特定晶体在受到外力作用时会发生形变，产生电荷的变化，从而形成电场，这一过程称为压电效应。
超声换能器中通常采用的压电材料是氧化锆或焦硅等。
当超声换能器接收到电信号时，电信号会使压电材料内部晶格结构发生变化，导致晶体的形变。
这种变形会导致晶体内部正负电荷的重新分布，形成电场。
当电信号的频率与压电材料的固有频率相匹配时，晶体会自然地振动，产生超声波能量。
超声换能器在正常工作时，会不断地将电能转换成超声波能量，并向外传播。
这些超声波能量可以在液体或固体介质中传播，可以用于医疗、清洗、焊接、测厚等领域。
超声波换能器阻抗一、前言超声波换能器是一种将电能转化为机械振动能，并将机械振动能转化为电能的装置。
它是超声波检测和处理技术中不可或缺的一部分。
而换能器阻抗则是影响换能器性能的一个重要因素。
本文将从以下几个方面详细介绍超声波换能器阻抗相关知识：什么是阻抗、超声波换能器阻抗的定义、影响换能器阻抗的因素、如何测量和计算换能器阻抗以及如何优化换能器阻抗。
二、什么是阻抗在介绍超声波换能器阻抗之前，我们需要先了解什么是阻抗。
简单来说，阻抗就是电路中电流和电压之间相互制约的特性。
它类似于机械系统中的摩擦力或惯性，可以用来描述电路对交流信号的响应特性。
通常用复数表示，包括实部和虚部两个值。
三、超声波换能器阻抗的定义超声波换能器可以将电信号转化为机械振动信号，也可以将机械振动信号转化为电信号。
其中，机械振动信号是通过换能器中的压电晶体产生的。
在超声波检测和处理中，我们通常使用的是谐振式换能器。
它是由压电晶体、负载电容和匹配层组成的。
当外加电场作用于压电晶体时，会使其发生机械振动，并将机械振动信号输出到负载电容上。
换能器阻抗是指换能器输入端和输出端之间的阻抗特性。
它包括了输入端的驱动阻抗和输出端的负载阻抗两部分。
四、影响换能器阻抗的因素超声波换能器阻抗受到多种因素的影响，主要包括以下几个方面：1. 压电晶体材料和尺寸：不同材料和尺寸的压电晶体具有不同的介电常数、机械耦合系数等物理特性，从而影响了其驱动和负载阻抗。
2. 负载电容：负载电容大小对于输出端负载阻抗有很大影响。
当负载电容过小时，会导致输出端开路；当负载电容过大时，会导致输出端短路。
3. 匹配层：匹配层的设计和材料也会影响换能器的阻抗特性。
一个好的匹配层可以提高换能器的能量转换效率，减小反射损失。
4. 工作频率：换能器在不同频率下的阻抗特性也不同。
通常情况下，换能器的谐振频率是最佳工作频率。
五、如何测量和计算换能器阻抗测量和计算超声波换能器阻抗是优化其性能的关键步骤。
