超聲波換能器的參數(shù)有哪些？分別表示什么含義？

超聲波換能器參數(shù)是分三種:

1.壓電陶瓷片參數(shù)(可由生產(chǎn)廠商提供

2.小信號測量換能器(書上有介紹方法,目的為匹配和檢查換能器的質(zhì)量)

3.大功率測量(實際產(chǎn)品,現(xiàn)很少有做測量的有效方法)

超聲波換能器測量時包括的參數(shù):

F:諧振頻率(既阻抗最小時的狀態(tài))

FS:反諧振頻率(阻抗最大時的狀態(tài))

F1-F2:帶寬

R:動態(tài)電阻(阻抗)

C0:靜電容(電容表就可測得)

C1:動態(tài)電容(匹配參數(shù))

L1:動態(tài)電感(匹配參數(shù))

以上數(shù)據(jù)可以通過阻抗分析儀/HP4139可以測得關(guān)鍵的動態(tài)參數(shù)

1、從純電學(xué)角度：它就是個電容，用電阻表量，不通；用電容表量有幾百幾千PF的容值；

2、從純機(jī)械角度：它是個能諧振的彈性東西，振動在它內(nèi)部有特殊的模式，象二胡的琴弦，但比它要復(fù)雜一點，在不同頻率下表現(xiàn)出串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振特性；

3、從電聲學(xué)角度：它是個轉(zhuǎn)換器，加電壓產(chǎn)生體積變化，限制它體積變化，就對限制它的物體產(chǎn)生力；加力在上就產(chǎn)生電壓。

　　這種轉(zhuǎn)換就象我們電源中用的變壓器，描述變壓器轉(zhuǎn)換的參數(shù)是匝變比n，輸入Vp輸出Vs，則轉(zhuǎn)換用Vp=-nVs表示，變壓器兩側(cè)的參數(shù)都是電壓V。

　　而描述換能器轉(zhuǎn)換的參數(shù)是電聲轉(zhuǎn)換系數(shù)（電聲比）Φ，電端參數(shù)電流I，聲端(或叫機(jī)端)參數(shù)是聲速v，轉(zhuǎn)換用I= -Φv表示。

　　因為電學(xué)網(wǎng)絡(luò)分析的理論較成熟，所以把力學(xué)向電學(xué)靠攏，就是說用電學(xué)的描述方式（如V、I、R、L、C等）來描述力學(xué)的規(guī)律。

　　在等效圖的機(jī)端，力F相當(dāng)于電學(xué)的電壓V，聲速v相當(dāng)于電學(xué)的電流I，力阻抗Zm相當(dāng)于電阻R。

　　于是在機(jī)端一側(cè)，歐姆定律的力學(xué)形式為：F= v·Zm；機(jī)端側(cè)的Lm、Cm等只做分析和理解用，是虛擬參數(shù)，難以實測，但可以通過其它參數(shù)的測量推算出來，如果用的到的話。

　　對物體施力物體就有狀態(tài)變化的趨勢，阻值形態(tài)變化的因素就是力阻Zm產(chǎn)生的原因，如損耗、變?yōu)閯幽?、彈性勢能等其它能量，于?/span>

　　Zm = Rm + j·Xm = Rm + j·（ωM -K/ω）

　　可以這樣理解：損耗因素Rm將能量轉(zhuǎn)化為換能器以外的其它能量如熱損，這種能量轉(zhuǎn)換是不可逆的；

　Xm可以理解為象LC等電元件那樣存儲能量的因素，包括轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械動能的ωM 項、產(chǎn)生彈性形變后變成彈性勢能的K/ω項，儲能這兩項只是暫時存儲能量，什么時候回收、什么時候它們之間相互轉(zhuǎn)換，不同形、材的換能器就有不同的表現(xiàn)。

對于換能器壓電器件的分析和等效，我想應(yīng)該有三種狀態(tài)：

　?。?、自由狀態(tài)：不夾緊的狀態(tài)，分析壓電片時；

　?。?、夾緊狀態(tài)：即做成換能器后但不施加負(fù)載時；

　?。场⑹褂脿顟B(tài)：實際使用情況，換能器置放于使用介質(zhì)中，了解這一狀態(tài)是我們設(shè)計電源最需要。

　從等效電路看，換能器和晶振濾波器等元件的電特性相似，應(yīng)該有兩個諧振頻率，LCR串聯(lián)諧振頻率和LC0并聯(lián)諧振頻率。

　如果換能器使用中(業(yè)內(nèi))通說的諧振頻率只是指串聯(lián)諧振頻率(阻抗最小狀態(tài))，而忽略那個并聯(lián)諧振頻率，那么，是不是可以這樣理解：要有效地完成電聲轉(zhuǎn)換，工作頻率應(yīng)該是串聯(lián)諧振頻率，只有在這個頻率下L和C的電抗相互抵消，能量才能最大效率地傳輸?shù)絉上；而靜電容C0通過電路中的匹配電感Lz進(jìn)行中和，使開關(guān)管輸出的電壓和電流相位盡可能保持一致，從而滿足電路輸出能量傳輸?shù)母咝?。這樣理解可以嗎？

　參數(shù)中的L1、C1是否就是上面31貼圖中的L、C？

　如果是，那么是否還可以這樣理解輸出回路：

　　換能器接入電源后，暫且拋開反饋變壓器的輸出電路是一個串聯(lián)諧振回路(L1C1R)并聯(lián)在另一個串聯(lián)回路(LzC0)的電容C0兩端。前一個回路是不可調(diào)的（但不知是否受聲學(xué)負(fù)載變化的影響？），而后一個回路可以通過Lz來調(diào)諧。

        L1和C1會受到負(fù)載影響的，影響的因素主要有溫度和機(jī)械負(fù)載，當(dāng)溫度升高到45度以上時，電流會變大，但輸出功率會明顯變??；對機(jī)械負(fù)載而言，影響到L1和C1也是必然的，因為超聲換能器的原理是機(jī)械應(yīng)變效應(yīng)，施加機(jī)械負(fù)載后會使換能器的結(jié)構(gòu)、質(zhì)量、形狀等發(fā)生變化，從而改變了換能器的應(yīng)變特性。兩者對換能器綜合影響的結(jié)果，會使諧振頻率偏移達(dá)2%甚至更多。