超聲波換能器的指向性特點

發(fā)布日期：2021-04-15 作者：新威電子點擊：

一般情況下，要求所使用的超聲波換能器有尖銳的指向性，就象使用聚光手電筒照明，這樣有利于集中發(fā)射能量，在接收時能獲得較高的信噪比，也有利于對檢測目標(biāo)的定位評定。超聲波換能器的指向性與其輻射面尺寸、結(jié)構(gòu)、工作頻率和傳聲介質(zhì)特性等相關(guān)，通常可用指向性因素來反映超聲波換能器的指向性。

對于發(fā)射超聲波換能器，所謂指向性因素是指在發(fā)射聲束的主軸線聲壓上，遠(yuǎn)離發(fā)射超聲波換能器的某一定點處某頻率的均方聲壓，與通過該點和換能器同心的球面上某點同一頻率的均方聲壓之比。對于接收超聲波換能器，則是指沿?fù)Q能器主軸線傳來某頻率聲波所產(chǎn)生的電動勢平方值與頻率相同、方均根聲壓相同的擴散聲場所產(chǎn)生的電動勢平方值之比。

超聲波換能器指向性因素也可以用分貝表示，這是稱為指向性指數(shù)，它等于指向性因素的常用對數(shù)乘10。對于發(fā)射換能器，指向性指數(shù)也可稱作指向性增益。超聲波換能器使用時會發(fā)熱，這主要是由三個原因引起的。其一是被焊工件會發(fā)熱或被超聲波處理的物質(zhì)會發(fā)熱，或模具、變幅桿長時間工作會發(fā)熱，這些熱量都會傳遞到換能器上。

其二是換能器本身的功率損耗。既然做不到能量轉(zhuǎn)換效率 100% ，損耗的那部分能量必然轉(zhuǎn)換成熱量。溫升會導(dǎo)致超聲波換能器參數(shù)變化，逐漸偏移最佳匹配狀態(tài)，更嚴(yán)重的是溫升會導(dǎo)致壓電陶瓷晶片性能的劣化。這反過來又促使超聲波換能器工作狀態(tài)更壞，更快地升溫，這是一個惡性循環(huán)。

所以必須給以超聲波換能器良好的冷卻條件，一般是常溫風(fēng)冷；如有必要，也可采用冷風(fēng)風(fēng)冷。在正常情況下，這兩點引起的溫升也是正常的，在正常的冷卻條件下，不會有大的問題。

超聲波換能器