超声波换能器参数

超声波换能器 带宽 （一）换能器的材料。 不同的材料对超声波的响应是不一样的。就拿常见的压电陶瓷和压电晶体来说。压电陶瓷制作的换能器，它的带宽可能相对窄一些。比如说在一些简单的超声波测距小设备里，可能就用压电陶瓷换能器，因为它对特定频率的超声波转换效果还不错，要求的带宽也不是特别宽。而压电晶体制作的换能器，有的时候带宽能宽一点。就好比在一些医疗超声成像设备里，为了能更清楚地看到身体内部不同的情况，就需要更宽的带宽，这时候可能就会用到压电晶体换能器。

（二）换能器的结构设计。 换能器的结构也会影响带宽。比如说，换能器的尺寸大小就有影响。一般来说，尺寸小一点的换能器，它的带宽可能会宽一些。想象一下，就像一个小喇叭和一个大喇叭，小喇叭可能对声音频率的响应范围就会宽一点。还有换能器内部的电极设计等也会有影响。要是电极设计得合理，能让超声波在里面传播得更顺畅，那带宽可能就会更宽。比如说，有的换能器通过优化电极的形状和布局，让超声波在里面传播的时候损失更小，这样就能让更多频率的超声波信号顺利通过，带宽也就变宽。

（一）医疗领域。 在医疗超声检查中，带宽就特别重要。比如说B超检查，为了能清楚地看到人体内部不同组织和器官的细节，就需要换能器有比较宽的带宽。因为不同的组织和器官对不同频率的超声波反射情况是不一样的。宽带宽的换能器就能发出多种频率的超声波，然后接收到更丰富的反射信息，医生就能根据这些信息更准确地判断病情。就好比给身体内部拍照片，带宽宽了，照片就更清晰，能发现更多的问题。

（二）工业检测领域。 在检测金属材料内部有没有缺陷的时候，也会用到超声波换能器。如果换能器的带宽宽一些，就能检测到更多不同频率的超声波反射信号。比如说，对于一些复杂形状和结构的金属零件，不同频率的超声波可能在里面传播和反射的情况不一样。宽带宽的换能器就能更全面地检测到这些信息，准确地找出零件内部有没有裂缝、气孔等缺陷，就像给金属零件做一个全面的“体检”。

超声波换能器原理知识大普及在对超声波焊接机、超声波清洗机等设备的了解过程中，都会看到超声波换能器的身影，那么超声波换能器究竟是个什么设备呢?它主要完成哪些功能呢?又是利用什么原理来完成的呢?接下来就让小编带您一探究竟！一、超声波换能器简介超声波换能器，英文名称为Ultrasonictransducer，是一种将高频电能转换为机械能的能量转换器件。

其常被用于超声波清洗机、超声波焊接机、三氯机、气相机等设备中，在农业、工业、生活、交通运输、军事、医疗等领域内都得到了广泛的应用。

超声波换能器二、超声波换能器结构超声波换能器主要包括外壳、声窗(匹配层)、压电陶瓷圆盘换能器、背衬、引出电缆、Cymbal阵列接收器等几大部分构成。

其中，压电陶瓷圆盘换能器起到的作用和一般的换能器相同，主要用于发射并接受超声波;而在压电陶瓷圆盘换能器的上面是Cymbal阵列接收器，主要由引出电缆、Cymbal换能器、金属圆环和橡胶垫圈组成，用作超声波接收器，接受压电陶瓷圆盘换能器频带外产生的多普勒回拨信号。

超声波换能器结构三、超声波换能器原理超声波换能器，其实就是频率与其谐振频率相同的压电陶瓷，利用的是材料的压电效应将电能转换为机械振动。

一般情况下，先由超声波发生器产生超声波，经超声波换能器将其转换为机械振动，再经超声波导出装置、超声波接收装置便可产生超声波。

超声波换能器原理四、超声波换能器应用(1)超声波清洗机利用超声波在清洗液中不断地进行传播来清洗物体上的污垢，其超声波振动频率便是由超声波换能器决定的，可根据清洗物来设定不同的频率以达到清洗的目的。

(2)超声波焊接机利用超声波换能器产生超声波振动，振动产生摩擦使得焊区局部熔化进而接合在一起。

(3)超声波马达中并不含有超声波换能器，只是将其定子近似为换能器，利用逆压电效应产生超声波振动，通过定子与转子的摩擦进而带动转子转动。

(4)超声波减肥利用超声波换能器产生机械振动，将脂肪细胞振碎并排出体外，进而达到减肥的效果。

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。

3、振子脱胶，我们的换能器是采用胶结，螺钉紧固双重保证工艺，在一般情况下会出现这种情况。

4、不锈钢振动面穿孔，一般换能器满负荷使用10年可能会出现振动面穿孔的情况参考网站：。

超声波换能器的匹配设计(总6页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--超声波换能器的匹配设计一、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，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。

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。

超声换能器的频率选择超声换能器的频率选择肖功纯超声换能器的频率选择TheSelectionofFrequencyforUltrasonicEnergyTransducer美麓词:频率选择换能置超声波WOfl[~:S出dj0n0f日畸E口蛔I】l-h■辄c_矾摘要介绍了超声坡在矿蓑中的袁减原理,井从理论上叙述了超声波的波长与矿蓑粒径的关系,指出从已知矿策的粒度分布状态可以选择超声波的额率,在选矿自动化中能应用超声波的衰减原理来州量矿策的粒度和浓度.由此设计的超声换能嚣,其输出信号的幅度选8～IOV.Ad1"heir商pkoftheatm0nofultrasonicwaveinoredpishm-odueed.there]atlorehipbetweenthewle.ph0fulm~onlewandthed~r.1e.er0ftheolivepulpisi11|l—edItstatedthe唧ofultxa~nicwaveL钿beselectedb瞄edOntheknowndi吐蚰ofthe蛐Ilk,the;pk0ftheattem,afi~ofulb'ason]ewaveL钿beusedinmeasLlre∞of一larltyandc0∞erm0fpIdpforse1∞mlh∞.Fmm临ltheultta~nlc哪廿jmBd11isd已andtheomput画g—mlis田DlⅡ.d8～lOV.1超声波的衰减原理超声波的衰减原理是液体介质中的粒子对超声波衰减起主要作用,这是R.J.Uri&于1948年在《不规则的悬浮粒子的声吸收)一文中阐明的.首先,简单叙述超声波在矿浆中的衰减原理.在矿浆的比重p=2.7,温度在20℃,超声波频率为1l,INz时.特性衰减与矿浆粒径的关系如图1所示.当超声波的波长≥12m"时,则矿浆粒子分布全部处在超声波的粘性损耗区域.在粘性损耗区域,不考虑粒子的相互作用.只考虑粒子的振动,而粒子振动响应落后于声波.超声波的波长大于6m".小于12m",即6rcr~^ ≤12m"时,则矿浆粒子分布处在超声波的粘性损耗向散射损耗的过渡区域.超声波的波长大于2=r.小于6=r,即6,rr≥≥≤2,rr时,则矿浆粒子分布处在超声波的散射损耗区域.超声波的波长大于2r,小于2=r,即2,rr≥^≥2r时,则矿浆粒子分布处在超声波的散射损耗向衍射损耗的过渡区域.超声波的波长小于2r时, 即≤2,时,则矿浆粒子处在超声波的衍射损耗区域.商功纯(上海工业自动化仪表研究所,上海20O233)固1一种超声频率(1加)与单一粒子直径的特性衰减关系曲线根据有关资料介绍,把衍射损耗项()和散射损耗项(n)和F]ammer的经验公式结合起来考虑,得到一个完整的衰减公式.这个公式对一般矿浆的粒度分布整个范围是有效的.该公式如下::+】×22.05(de/~t-)L05B/r—:J.式中:为粘性损耗,=18(1+)(sc一1)(∞/)/{81(1+)4-[9+4(sG+1/2)I;为散射损耗,=12/(山/)r3;为衍射损耗,由=4m'/(∞/),3.对于测量浓度的超声波频率来说,则矿浆的粒子分布全部处在粘性损耗区域,则这个公式只有前一项起主要作用,而后面散射损耗和衍射损耗两项起的作用甚小,可以忽略不计.测量矿浆的浓度和粒度时,只考虑粘性损耗区域和散射损耗区域,不考虑衍射损耗区域,所以,对衍射损耗区域不进行讨论,则测量浓度的超声波的波长.与粒径r_的关系_≥12=r1,r1:{式中:为矿浆的平均粒径.用这种频率来测量矿浆的浓度,则矿浆的粒子分布全部都处在粘性损耗区域. 而测量粒度的超声波的波长:与粒径r2的关系:6trr2r2=吉9(自动化仪表>第22卷第1期2001年1月用这种频率来测量矿浆的粒度,高于均粒度的粒子应分布在散射损耗区域2特性衰减与超声波频率的关系为了叙述特性衰减与超声波的频率的关系,分别改变超声波的频率(超声波的频率分别为0.5MHz, 1.6MHz和2.5MHz),观察到粒的特性衰减与粒子的关系如图2所示.f图2特性衰减与超声波频率的关系从图2上很明显地看到,随着超声波的频率提高,特性衰减增大,而且,整个曲线向左边移动.也就是说,曲线的枯性损耗区域和散射损耗区域以及过渡区域随着超声波的频率提高都向左边移动.测量矿浆的粒度和浓度正是利用这种关系来选择换能器的工作频率.对于被测矿浆的粒度分布,根据矿浆取样由筛分可以得到,然后选择测量浓度的超声换能器的频率,使矿浆的粒子分布均在超声波特性衰减曲线的粘性损耗区域;选择测量粒度的超声换能器的频率,使矿浆的粒子分布的粗端,也就是大于平均粒径的粒子分布在测量粒度的频率特性衰减曲线的散射损耗区域.测量浓度的超声换能器频率低,测量粒度的频率高,使测量粒度的换能器频率约为测量浓度的换能器频率的2倍. 因为超声换能器的频率选择与矿浆的平均粒径10国3矿浆粒子分布状态有密切关系,从正常工作状况取样得到的矿浆的粒度分布状态(见图3),通过计算可以求得平均粒径.将图3和图4联系起来分析,如果矿浆的粒子分布全部处在测量浓度的超声波频率的特性衰减曲线的牯性损耗区域,而高于平均粒径的矿浆粒子分布在测量粒度的超声波频率的特性衰减曲线的散射损耗区域从原理上来说,这样选择的两种超声换能器的频率是对的,然后由实验方法来检验.粗十直^n囤41.2/vlH2,2.4/vlH2的特性衰减曲线3实验方法选择超声频率根据超声衰减原理,已知测量浓度的超声波频率一般比测量粒度的超声波频率要低些,首先选择超声波换能器的频率尽可能与矿浆的粒径无关.在特制的装置里,测量研磨最细的和最粗的粒子特性衰减,使研磨最细的矿浆粒子的特性衰减等于研磨最粗的特性衰减,两者交替反复试验,这样就能确定测量浓度的超声换能器的频率.实际上,这一频率首先是由筛分析数据单值地来选择,然后由实验测量来检验.测量粒度的超声换能器的频率也是根据计算来确定的,并由试验来检验.在具体应用中,首先选择测量粒度的超声换能器的频率尽可能高些,使其产生最大的衰减,这样随着粒度的变化对仪器能提供最大的灵敏度.通常在测量浓度的频率下,矿浆衰减主要在粘性损耗区域内,而比用测量粒度的超声频率在散射损耗区域里的衰减一半还要小些.另外根据粒度测量的输出信号与筛分析有最佳关系来选择测量粒度的超声波频率.在实验中,使得粒度测量的输出信号随着矿浆的粒度变化范围有明显的变化,而且是线性关系.矿浆从低浓度至高浓度变化时,粒度测量的输出信号变化较小,则认为这一频率适合于测量矿浆的粒度.如果降低频率,矿浆的粗粒子对特性衰减的灵敏度就要降低.因为矿浆的粗粒(下转弟13鬲)PROCESSAUTOMA TIONDSII哪M耵唧10N,.22,No.1,J姐.,:~001基于比特表的RTCS多任务调度算法研究周跃峰.等任务时,有多种共享时隙剩余的方法最简单的方法是轮流使每个基本级任务占朋一个时隙的剩余时间.3调度算法程序设计应注意问题在任务调度算法中,关键是如何确定就绪队列和任务控制数据块的数据结构.就绪队列指明了在某一时刻已就绪,可被执行的任务队列.在数据结构上通常可用位影象的方法来实现.如系统的最多任务数为32个.可采用4个字节的每一位来对应某个任务.若此位为…1则表明该任务就绪;若为…0则表明任务宅闲.并且可规定低位所代表的任务优先数高于高位所指示的任务某个任务投人运行时需保护现场数据,这些数据都存人一片地址固定的数据存储区,称为任务控制数据块.需保护的内容应按应用程序的特点来决定对于常用的Mcs51系列的单片机来说.现场保护数据一般应包括PC,ACC,PSW,SP,DPTR等寄存器内容.任务控制数据块一般放在外部数据存储器中.为丁查找方便,可以按任务号将各个任务数据块的首地址编成一个一维表格,表格的每行对应各任务数据块首地任务矗据块地址寰困5任务数据块数据鲒椅(上接幂lO页)子r的影响是主要的,如矿浆样品移至粘性损耗至散射损耗的过渡区域,对特性衰减影响将最小.因为较低的测量粒度频率也导致更低的粒子总衰减量和更低的衰减灵敏度,由于电路的增益,漂移和噪声就限制了最低测量粒度的超声频率.总之,首先测量粒度的超声波频率要比测量浓度的超声波频率高些,将测量粒度的接收换能器输出信号除以测量浓度的接收换能器输出信号来求出粒度信号.较低的测量浓度的超声频率,矿浆样品正处在粘性损耗区域,其输出信号就是固体百分量..(即浓度)的函数,故能指示矿浆的浓度.址,如图5所示.在任务调度程序中还应很好地解决资源的互斥问题.即要保证不可共享的资源只被一个任务所访问.在RTCS中,各任务间并非完全隔绝,它们相互合作, 相互竞争.例如某系统中数据显示任务要定时显示某数据区的数据;数据计算任务也要在某种情况下计算,刷新此数据区内容.在这里若数据计算任务在运行时就不允许让显示任务中断计算任务.否则有可能导致显示的数据不正确.解决资源竞争的方法往往是在主程序中设置一标志字节或标志位.例如显示任务在运行时首先判断此标志,若发现计算任务尚未完成则不做任何工作直接退出任务.4小结RTCS中的实时性和并行性是非常重要的.但两者之间有一定的矛盾,要完全实现这两大特性的重要手段就是采用有效的任务调度算法程序来协调两者之间的矛盾,从而保证系统的实时性和并行性.在简单系统中,"按时间片循环"调度算法已能初步满足要求.但在较复杂和要求较高的系统中这显然不满足需要.基于BitM且p的调度算法能较好地满足复杂系统的要求.只要有效地确定任务数目和数据结构,R1℃S中的实时性和并行性就能得到有效提高.参考文献17dlwmthSTlatroduti~loReal?TuneSdtwareD.胁d础柚f,19832SavitakyST.RLMJerclmaea~S~tmm.Ⅷt.19853亭勇,刘思林计算机体系结构.长沙:国防科拄大学出版社.19鹞枝稿日期20O0—04一I8超声粒度仪的测量精度,线性主要由超声换能器的频率来决定.所以超声换能器的频率选择是很重要的,超声换能器是超声粒度仪的关键部件之一.根据以上所述设计的超声换能器,其输出信号的幅度达8～IOV,达到美国粒度仪超声换能器的输出信号幅度8V±2V的性能.有色仝属工业恶舟司1987年度科技进步二等凳.艘稿日期:20O0—04—06作者肖曲烧.男,1939年生,1965年毕业于湖南大学.高援工程师;主要从事超声技术占々研宄与应用工作13。

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。

联系单位： 西安中星测控有限责任公司详细地址： 陕西省西安市高新一路25号完成单位： 西安中星测控有限责任公司关键词语： 超声波换能器 压电式 体积小 高灵敏度所属类别： TB552获取成果: 下载全文内容摘要：该产品具有体积小、灵敏度高、性能可靠等特点，广泛用作遥控、遥测、监控、监测等电子装置的传感探头其主要技术参数如下：中心谐振频率：38±1kHz静电容量：1500pF灵敏度：≥-70dB/V最大输入电压：20V绝缘电阻：≥100MΩ温度特性：-20-+60℃，灵敏度变化＜10dB湿度特性：90％-95％RH ，放置100h ，灵敏度变化＜3dB外型尺寸：φ16×22mm结构：空气型使用距离：收、发相对，有效传输距离≥15米反射接收，有效距离4-7米条件：接收头配60dB 放大联系单位： 钦州市无线电厂详细地址： 广西钦州市一马路7号完成单位： 钦州市无线电厂关键词语： 遥控装置 遥测 声换能器 压电效应 压电陶瓷 换能器 压电换能器所属类别： TB552 TN712.5获取成果: 下载全文内容摘要：ＵＣＭ－Ｔ４０Ｋ１、ＵＣＭ－Ｒ４０Ｋ１压电超声波换能器是适用于遥控、遥测、报警、自动控制等电子装置的关键部件该器件按用途分为发射（ＵＣＭ－Ｔ４０Ｋ１）和接收（ＵＣＭ－Ｒ４０Ｋ１）二种它应用了压电陶瓷的压电效应，当接收信号时，锥形谐振子收集信号传输到压电振子，压电振子谐振并产生电压当发射信号时，将电压加到压电振子，使其谐振并产生电压信号，通过锥形谐振子向空间发射其技术指标：中心频率 ４０±１ｋＨｚ（发射），３８±１ｋＨｚ（接收）灵敏度≥－７０ｄＢ／Ｖ／ｕｂａｒ频宽 ２±０．５ｋＨｚ该器件的技术指标和使用效果已超过国外同类产品该器件已由该厂大批量生产，畅销全国，产量３００多万套，实现经济效益３００多万元。

超声波换能器的匹配设计一、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，V Am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。

气体超声波流量计换能器性能下降对天然气计量的影响分析气体超声波流量计是一种用于天然气计量的重要设备，其换能器作为其核心部件在流量计中起着极为重要的作用。

由于长期使用或者外界环境等因素的影响，换能器性能可能会出现下降，这将直接影响到天然气的计量准确性。

对于换能器性能下降对天然气计量的影响进行深入的分析和研究具有重要意义。

一、气体超声波流量计换能器的性能及其影响因素1.换能器性能气体超声波流量计的换能器是起到了将声波信号转换为电信号的作用，其性能直接决定了流量计的准确性和稳定性。

常见的换能器性能参数包括频率响应、灵敏度、线性度、温度稳定性等。

2.影响因素换能器性能下降的原因包括长期使用导致的老化、温度和压力变化导致的变形、灰尘等污染物的影响以及外界环境的振动等因素。

这些因素都会对换能器的性能产生影响，进而影响到天然气的计量准确性。

1.精确度下降换能器性能下降会导致流量计的测量精度下降，进而影响到天然气的计量准确性。

尤其是在高压、大流量的工况下，换能器性能下降可能会导致计量误差进一步扩大，给工业生产和管道输送等领域带来严重的影响。

2.稳定性下降换能器性能下降还会导致流量计的稳定性下降，可能出现信号波动或者丢失信号等情况，这将直接影响到天然气的计量稳定性。

尤其是对于长期连续运行的设备，换能器性能下降可能会使得计量结果不稳定，严重影响到生产和管理的正常进行。

三、对换能器性能下降的防控措施1.定期维护对于气体超声波流量计的换能器，定期维护是非常重要的，可以通过定期清洁和检查来保持其性能。

特别是在高污染的环境下，更需要加强对换能器的维护。

2.合理使用在实际使用过程中，需要合理使用流量计，避免超压超温等严苛条件下使用，以减少对换能器性能的损害。

3.技术升级随着科技的不断发展，新一代的换能器技术也在不断更新，采用更先进的换能器技术可以提高其性能和稳定性，减少换能器性能下降对天然气计量的影响。

四、结语通过对气体超声波流量计换能器性能下降对天然气计量的影响进行深入分析，我们可以看到，换能器作为流量计的核心组件，其性能的稳定性和准确性对天然气计量至关重要。

超声波换能器(de)使用须知尊敬(de)客户,非常感谢您给予我们(de)信任,使用我公司(de) 辉虹牌和辉芮牌超声波换能器系列产品.作为国内规模最大、质量最好(de)大功率超声波换能器专业制造商,我们致力于向客户提供优质可靠(de)产品.由于超声波技术(de)特殊性,我们(de)产品有赖于您(de)精心配合和支持才能发挥出它(de)最大功能.使用超声波换能器最主要考虑(de)问题就是与输入输出端(de)匹配,其次是机械安装和配合尺寸.换能器(de)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(de)频率,或用网络阻抗分析仪等类似仪表测得(de)频率.一般通称小信号频率.与它相对应(de)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(de)实际工作频率.因客户匹配电路各不相同,同样(de)换能器在不同(de)驱动电源（电箱）表现出来(de)频率是不同(de),这样(de)频率不能作为交流讨论(de)依据.1、试用时效果不好怎么办试用时常见(de)问题是晶片开裂、无力、易过载、电极片打火、电极片开裂、发热严重、怪声、漏波、晶片错位.应该说,在试用阶段出现一些问题是很正常(de),也可以说是必然(de).其原因从宏观上说主要是国内超声波工业发展(de)历史还比较短,技术和经验积累还不够.具体到用户,则有各种各样(de)原因.如对超声波系统没有深刻和充分(de)理解,驱动电路是模仿国外产品,结构设计及模具是师傅教(de),没有深厚(de)理论基础,检测和测量仪器缺乏,工厂生产任务繁重,客户赶货等等.发生了问题,我们认为原因可以归为三类.其一是客户(de)驱动电源或模具及装配有问题,其二是我们(de)换能器及变幅杆有问题,第三是双方(de)产品都没有问题,但不匹配.第一种情况,我们建议客户积极(de)查找原因,或向同行请教,或与我们公司技术人员沟通,尽快改进.就算您不采用我们公司(de)产品,但改进自身存在(de)问题绝对是有利而无害(de).第二种情况也是必定会发生(de),只不过发现(de)可能性很小.我们公司可以自豪(de)说,我们公司生产国内产品质量最好品种最全(de)大功率超声波换能器,变幅杆,国内大(de)超声波设备整机企业几乎全是我们(de)客户.而且,我们每种换能器都有许多客户同时在使用.通过客户使用故障反馈意见,我们对每种换能器产品(de)平均质量水平是非常清楚(de),同时有 ISO9000 质量认证体系和严格(de)工艺和检验,我们换能器产品(de)质量是有保证(de).在正常情况下,我们出厂产品(de)合格率是 100% ,客户退货率不超过5% .若在保修期内退货率超过 5% ,我们就会提醒贵公司要引起重视了.还有另一个方法可以作为佐证,照理换能器(de)质量不好是个别情况,而且原因也应各不相同；若换能器都成批(de)出现同样(de)情况,则应该说有个必然(de)原因在里面了.第三种情况是最常见(de),就是客户(de)驱动电源是好(de),换能器也是好(de),组装也是正常(de),但是各部分不匹配.引起不匹配(de)主要参数是换能器(de)频率和电容量.由于各种原因,客户告诉我们(de)数据不是太合适,这就必然会造成不匹配(de)现象.针对这一情况,解决(de)办法是客户调整自己(de)驱动电源(de)匹配参数以适合我们(de)换能器,这对客户(de)技术要求比较高,也会造成客户驱动电源标准不统一,增加了管理上(de)难度,这一方法不是太好,我们不提倡.第二个办法是客户再仔细研究一下自己(de)机箱和原来使用(de)换能器(de)各项参数.对换能器连变幅杆后及连模具后(de)信号频率及上机频率重新测算一遍,包括用大小不同(de)电容量(de)换能器做一下试验,以求找到最佳(de)参数,再告诉我们.若觉(de)这样做太麻烦,还有一个简单(de)办法,就是请您将原本正在用(de)觉(de)跟你(de)驱动电源配(de)比较好(de)换能器(de)参数测量后告诉我们.或者再简单一点,您也不用测了,就请将换能器寄给我们,由我们(de)高精度仪器做专业(de)测量,再将样品给你寄回.我们公司对同一品种换能器准备了一系列(de)不同频率和电容量.例如,标称 15K (de)换能器频率从—都有,标称 20K (de)换能器(de)频率从—都有,电容量也有高低很多种.我们发货前都会征求客户(de)意见,要什么频率,什么电容量.总而言之,只要你能提供准确(de)参数要求,我们可以保证提供给您合适(de)换能器.2、匹配概念及操作让换能器和驱动电源、焊接模具良好配合以形成一台完整(de)超声波设备可以简称为匹配.由于匹配对整机性能(de)影响是决定性(de),无论怎样强调匹配(de)重要性都不为过.匹配最主要考虑(de)因素是换能器(de)电容量,其次是换能器(de)频率.需要强调(de)是,超声波换能器本身不是一个能量发生器,它只是一个能量转换器.是将电能转换为声能 ( 机械能 ) ,在输入 ( 驱动电源 ) ,输出( 变幅杆,模具 ) 良好匹配(de)前提下,它可以转换（输出）很大(de)能量. 输入匹配是指换能器与驱动电源(de)匹配,若输出匹配好而输入匹配不好,则表现为换能器无力,焊不牢.若输出匹配不好而输入匹配好,则换能器会过载,造成晶片错位开裂,破碎,螺杆断,铝裂或烧电箱功率管.举个例子,就像汽车在空挡状态下猛踩油门,发动机肯定容易损坏(de).换能器与驱动电源(de)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(de)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(de),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(de)电容充放电.压电陶瓷片在交变电场(de)作用下做同步伸缩变形,形成了整个换能器(de)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(de)大功率管.我们(de)换能器产品附有产品性能参数表,给出了每个换能器(de)电容和频率.驱动电源应该根据换能器(de)电容量,调整高压变压器,匹配电容板,峰化线圈,调频线圈等(de)参数.由于电感和电容量(de)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(de)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(de)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(de).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(de)谐振频率点,所以驱动电源、变幅杆、焊接模具（工具头）都应该在这个频率下工作.一般而言,我们希望这个差别最大不超过± ,能小一点就更好. 我们强烈建议您配套焊接模具（焊头）(de)频率低于振动子频率左右（小信号频率）.也就是说,若原振动子小信号测量(de)频率是 kHZ ,则连上模具后再测频率为 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(de)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(de)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.功率匹配和阻抗匹配主要是考虑到超声波焊接系统是间隙式工作,负载变化极大,焊接时要有足够(de)功率输出,空载时要控制在最小振幅.否则,就像前面提到(de),空载时输入很大,则损坏换能器.满载时功率上不去,焊不牢还是没用(de).3、各部件装配注意事项超声波振动系统(de)各个部件,如换能器、变幅杆、工具头等主要部分是通过中心螺栓连接(de).1 、检查接触面应平整光滑无伤痕,若有伤痕,用零号以上(de)金相砂纸轻轻打磨.要求既能将缺陷磨平,又不破坏接触面(de)平面度.2 、用易挥发无腐蚀性(de)清洁剂清洁螺丝、螺孔和接触面.3 、彻底清洁螺丝、螺孔和接触面.4 、所有连接螺孔应垂直于接触面.5 、拧紧前在接触面上涂薄薄一层硅脂（或黄油和凡士林）,注意不要将硅脂涂到连接螺丝及螺孔上.6 、小心地将二个部件拧紧.根据连接螺丝规格(de)不同,控制合适(de)拧紧力矩.在可能(de)情况下,应拧(de)适当紧一点.7、若重新松开结合面后应该看不到有任何伤痕.8 、用手摸振动系统振幅均匀,无怪声,无局部严重发热.9 、工作一段时间后重新送开结合面应没有氧化或烧蚀痕迹,否则就说明此处接触不好,超声波能量在这里损失严重.4、换能器(de)使用温度换能器使用时会发热,这主要是由三个原因引起(de).其一是被焊工件会发热或被超声波处理(de)物质会发热,或模具（工具头）、变幅杆长时间工作会发热,这些热量都会传递到换能器上.其二是换能器本身(de)功率损耗.既然做不到能量转换效率 100% ,损耗(de)那部分能量必然转换成热量.温升会导致换能器参数变化,逐渐偏移最佳匹配状态,更严重(de)是温升会导致压电陶瓷晶片性能(de)劣化.这反过来又促使换能器工作状态更坏,更快地升温,这是一个恶性循环.所以我们必须给以换能器良好(de)冷却条件,一般是常温风冷；如有必要,也可采用冷风风冷.在正常情况下,这两点引起(de)温升也是正常(de),在正常(de)冷却条件下,不会有大(de)问题.在实践中我们发现,还有第三个原因,就是客户在使用时没能将换能器与驱动电源匹配到最佳工作状态,这引起(de)发热是很大(de),而且是不可控(de),会产生严重(de)后果.同时温度高了,铝材(de)机械强度就急剧下降,在大功率(de)作用下,开裂就是必然(de)了.明明是好(de)东西,由于使用不当造成损坏,实在是太可惜了.我公司有很大(de)损失,但贵公司(de)损失更大.所以,我们很希望能和贵公司一起,共同努力,提高超声波(de)应用技术水平.根据国内外(de)经验,换能器(de)温度在任何时候都绝对不能超过摄氏85 ℃ .我们会在换能器上贴有一次性不可逆(de)温度感应贴片,只要换能器温度超过85 ℃ ,温度感应贴片就会永久地变色,这就提醒你换能器使用还存在一些问题,应该全面地查找一下问题(de)原因,若不及时改进问题极有可能导致超声波机械损坏.客户请经常测量换能器温度,并及时检查感温贴片颜色.客户不得将感温贴片撕掉,对感温贴片已经变色(de)损坏(de)换能器,我公司将根据情况作出同意退换和不同意退换(de)决定.敬情见谅.。

超声波换能器阻抗匹配
超声波换能器的阻抗匹配是指将超声波发射器（或接收器）的阻抗与周围介质（如水或人体组织）的阻抗相匹配，以实现更高的能量传输效率和更好的信号接收质量。

在超声波应用中，阻抗匹配对于提高超声波系统的性能至关重要。

阻抗匹配的目标是最大化能量传输或信号接收，通常通过以下几种方式实现：
1.声阻抗匹配：超声波传感器的发射面通常与介质接触，声阻抗不匹配会导致反射。

为了减少反射，需要考虑超声波传感器与介质接触表面的声阻抗匹配。

通常可以通过合适的介质耦合剂或特殊设计的表面结构来实现。

2.电阻抗匹配：超声波传感器的电阻抗应该与电路中的其他元件（如放大器）匹配，以确保能量传输的高效率和最佳信号放大。

通常通过电路设计和匹配网络来实现电阻抗匹配。

3.波束阻抗匹配：超声波传感器的发射和接收波束的特性需要与介质的声阻抗相匹配，以最大程度地传播超声波信号并最小化反射。

这通常需要根据应用需求和介质特性进行适当的设计和优化。

4.匹配层设计：在超声波换能器的设计中，可以引入匹配层（matching layer），它位于超声波换能器的发射面和介质之间。

匹配层的设计旨在调节超声波的传播速度和阻抗，从而提高超声波信号的传输效率和接收质量。

综上所述，超声波换能器的阻抗匹配是通过声阻抗、电阻抗、波束阻抗和匹配层设计等方式来实现的，以提高能量传输效率和信号接收质量。

在超声波系统设计中，需要综合考虑各种因素，以实现最佳的阻抗匹配。

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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。