




性能參數(shù)換能器是一種能量轉(zhuǎn)換器件,其性能描述和評(píng)價(jià)需要許多參數(shù). 換能器的特性參數(shù)包括共振頻率、頻帶寬度、機(jī)電耦合系數(shù)、電聲效率、機(jī)械品質(zhì)因數(shù)、阻抗特性、頻率特性、指向性、發(fā)射及接收靈敏度等等. 不同用途的換能器對(duì)性能參數(shù)的要求不同,例如,換能器廠家,對(duì)于發(fā)射型換能器,要求換能器有大的輸出功率和高的能量轉(zhuǎn)換效率;而對(duì)于接收型換能器,則要求寬的頻帶和高的靈敏度及分辨率等. 因此,在換能器的具體設(shè)計(jì)過(guò)程中,必須根據(jù)具體的應(yīng)用,對(duì)換能器的有關(guān)參數(shù)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì).
為了確定換能器的工作狀態(tài),必須求出它的機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)的狀態(tài)方程式和電路系統(tǒng)狀態(tài)方程式.換能器機(jī)械系統(tǒng)的狀態(tài)方程式(簡(jiǎn)稱(chēng)為機(jī)械振動(dòng)方程)是換能器處于工作狀態(tài)時(shí),描寫(xiě)它的機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)的力和振速的關(guān)系式,而電路系統(tǒng)的狀態(tài)方程式(簡(jiǎn)稱(chēng)電路狀態(tài)方程式)是描寫(xiě)電路系統(tǒng)的振動(dòng)特性的. 由于換能器的機(jī)械系統(tǒng)和電路系統(tǒng)是互相耦合的,所以機(jī)械系統(tǒng)的振動(dòng)會(huì)影響到電路的平衡,而電路的變化也會(huì)影響到機(jī)械系統(tǒng)的振動(dòng),因此我們總是利用這些方程組分析、討論換能器的工作特性.
由上述換能器的三組基本關(guān)系式,可以對(duì)應(yīng)地作出換能器三種形式的等效圖. 第l一種是等效機(jī)械圖,超聲換能器,將換能器等效為一個(gè)純機(jī)械系統(tǒng)的等效圖;第二種是把機(jī)械一邊的元件和參量,換能器,通過(guò)機(jī)電轉(zhuǎn)換化為電路一邊的元件和參量,即把一個(gè)換能器等效為一個(gè)純電路系統(tǒng),稱(chēng)此為等效電路圖;第三種稱(chēng)為等效機(jī)電圖,同時(shí)包含電路一邊和機(jī)械一邊的等效圖. 利用這些等效圖可以簡(jiǎn)便地求出換能器的若干重要的性能指標(biāo).
壓電超聲換能器初級(jí)串聯(lián)匹配新方法
在分析超聲電源輸出變壓器的非理想性給壓電超聲換能器電端匹配帶來(lái)不良影響的基礎(chǔ)上 , 根據(jù)空芯變壓器模型理論 , 提出了一種新型的壓電超聲換能器初級(jí)串聯(lián)匹配法 : 取消常規(guī)的次級(jí)匹配電感 , 若由輸出變壓器和換能器所構(gòu)成的整體負(fù)載在換能器機(jī)械諧振頻率處呈*** , 則可通過(guò)在輸出變壓器初級(jí)串接一個(gè)合適的電容實(shí)現(xiàn)功放電路和其負(fù)載間的共軛匹配 , 反之則串聯(lián)一個(gè)合適的電感。性能對(duì)比實(shí)驗(yàn)表明 , 該匹配法較傳統(tǒng)的次級(jí)串聯(lián)電感匹配法進(jìn)一步提高了匹配的準(zhǔn)確度 , 能量的傳遞效果也得到改善。
為了確定換能器的工作狀態(tài),換能器生產(chǎn),必須求出它的機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)的狀態(tài)方程式和電路系統(tǒng)狀態(tài)方程式。換能器機(jī)械系統(tǒng)的狀態(tài)方程式(簡(jiǎn)稱(chēng)為機(jī)械振動(dòng)方程)是換能器處于工作狀態(tài)時(shí),描寫(xiě)它的機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)的力和振速的關(guān)系式,而電路系統(tǒng)的狀態(tài)方程式(簡(jiǎn)稱(chēng)電路狀態(tài)方程式)是描寫(xiě)電路系統(tǒng)的振動(dòng)特性的。 由于換能器的機(jī)械系統(tǒng)和電路系統(tǒng)是互相耦合的,所以機(jī)械系統(tǒng)的振動(dòng)會(huì)影響到電路的平衡,而電路的變化也會(huì)影響到機(jī)械系統(tǒng)的振動(dòng),因此我們總是利用這些方程組分析、討論換能器的工作特性。
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