邢臺定制超聲波傳感器廠家
發(fā)布時間：2022-05-11 01:32:12
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水聲換能器是發(fā)射和接收水中聲信號的裝置，應用廣泛的是電聲轉換的水聲換能器，即轉換電能為水中聲能的水聲發(fā)射器，以及轉換水中聲能為電能的水聲接收器(即水聽器)。水是聲阻抗率較高的媒質，因此要發(fā)射較大聲功率就必須有較大的力。常用水聲換能器按其基本換能機理分為可逆式和不可逆式兩大類?？赡媸?可作接收器)的有：電動、靜電、可變磁阻(電磁)、磁致伸縮和壓電水聲換能器。不可逆式(不可作接收器)的有：調制流體(流體動力)、氣動(如氣槍)、化學能(如信號彈)、機聲(如掃水雷聲源)等。
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超聲波測井換能器（超聲探頭）的工作原理大體是相同的，其內部一般都包含一個電的儲能元件和一個機械振蕩體系。當換能器用作發(fā)射器時，從激勵電源送來的電振蕩信號將引起換能器中電儲能元件中電場或磁場的改變，這種改變經(jīng)過某種效應對換能器的機械振蕩體系發(fā)生一個推進力，使其進入振蕩狀態(tài)，從而推進與換能器機械振蕩體系相觸摸的介質發(fā)生振蕩，向介質中輻射聲波。接收聲波的過程正好與此相反，外來聲波作用在換能器的振蕩面上，從而使換能器的機械振蕩體系發(fā)生振蕩，憑借某種物理效應，引起換能器儲能元件中的電場或磁場發(fā)生相應的改變，從而引起換能器的電輸出端發(fā)生一個相應于聲信號的電壓和電流。
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換能器的接收電壓靈敏度，又稱自由場電壓靈敏度。這里所謂的自由場是指均勻各向同性媒質中可以忽略邊界影響時的聲場。有效聲中心是指在發(fā)生器上或附近的一點，從遠處觀察時似乎聲波是從該點發(fā)出的球面發(fā)散聲波，即聲源直徑很小以至可以近似地把它看作點聲源。在給出換能器自由場電壓靈敏度時，一般還應同時指明參考點，指定方向和輸出端。若是接收換能器輸出端阻抗無限大時，則此時的接收電壓靈敏度就稱為開路靈敏度（或稱開路響應）。
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聲波換能器的種類可分為壓電換能器、夾心換能器、柱型換能器、倒喇叭型換能器等等。用于將機械參數(shù)（如壓力和加速度）轉換為電參數(shù)，或者反過來將電信號轉換為機械運動或振動。在傳感器中，它們可將力、壓力和加速度轉換為電信號，在聲波和超聲波傳感器與啟動器中，它們可將電壓力轉換為振動或形變。我國對壓電陶瓷的研究始于五十年代末期，比國外晚10年左右，目前在壓電陶瓷的試制、工業(yè)生產等方面都已有相當雄厚力量，有不少材料已達到或接近國際水平。
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超聲波換能器又稱超聲波振子是將電能轉換成機械能(超聲波)的器件，主要是利用壓電陶瓷的壓電效應實現(xiàn)電能與聲能的相互轉換，故稱為超聲波換能器(壓電換能器)。超聲波換能器由中央壓電陶瓷元件，前后金屬蓋板，預應力螺桿，電極片以及絕緣管組成。超聲換能器是一種能量轉換器。它的性能描述和評價需要許多參數(shù)。超聲傳感器的特性參數(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，在超聲波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)。
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靜態(tài)負載：在壓電陶瓷產生位移過程，負載力大小不發(fā)生變化。彈簧型負載（非恒定負載）：當產生位移時，負載值隨著彈簧反作用發(fā)生變化。彈簧負載（非恒定負載）：由于產生的出力和壓電陶瓷的彈簧常數(shù)間的關系，位移范圍發(fā)生變化。靜態(tài)恒定負載：初始位置（0V位置）由于彈簧常數(shù)而下降，但是在靜態(tài)恒定負載下總位移范圍不變?；旧?，由電壓值的大小控制目標位移和產生的出力的大小。但在驅動時，需要考慮由于陶瓷本身的遲滯或共振產生的振鈴響聲。在脈沖驅動時，還需進一步考慮由于介電損耗、壓電陶瓷電容充放電電流和功率輸出產生的熱量。