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(hào)測(cè)量換能器(書(shū)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(cè)量(實(shí)際產(chǎn)品,現(xiàn)很少有做測(cè)量的有效方法)

超聲波換能器測(cè)量時(shí)包括的參數(shù):

F:諧振頻率(既阻抗最小時(shí)的狀態(tài))

FS:反諧振頻率(阻抗最大時(shí)的狀態(tài))

F1-F2:帶寬

R:動(dòng)態(tài)電阻(阻抗)

C0:靜電容(電容表就可測(cè)得)

C1:動(dòng)態(tài)電容(匹配參數(shù))

L1:動(dòng)態(tài)電感(匹配參數(shù))

以上數(shù)據(jù)可以通過(guò)阻抗分析儀/HP4139可以測(cè)得關(guān)鍵的動(dòng)態(tài)參數(shù)

1、從純電學(xué)角度：它就是個(gè)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(gè)能諧振的彈性東西，振動(dòng)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(diǎn)，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(gè)轉(zhuǎn)換器，加電壓產(chǎn)生體積變化，限制它體積變化，就對(duì)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?yàn)殡妼W(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(shuō)用電學(xué)的描述方式（如V、I、R、L、C等）來(lái)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(shí)測(cè)，但可以通過(guò)其它參數(shù)的測(cè)量推算出來(lái)，如果用的到的話。

　　對(duì)物體施力物體就有狀態(tài)變化的趨勢(shì)，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?dòng)能、彈性勢(shì)能等其它能量，于是

　　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(chǔ)能量的因素，包括轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械動(dòng)能的ωM 項(xiàng)、產(chǎn)生彈性形變后變成彈性勢(shì)能的K/ω項(xiàng)，儲(chǔ)能這兩項(xiàng)只是暫時(shí)存儲(chǔ)能量，什么時(shí)候回收、什么時(shí)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(duì)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(shí)；

　?。?、夾緊狀態(tài)：即做成換能器后但不施加負(fù)載時(shí)；

　?。?、使用狀態(tài)：實(shí)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?cè)O(shè)計(jì)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(gè)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(shuō)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(gè)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(gè)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(guò)電路中的匹配電感Lz進(jìn)行中和，使開(kāi)關(guān)管輸出的電壓和電流相位盡可能保持一致，從而滿(mǎn)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(kāi)反饋?zhàn)儔浩鞯妮敵鲭娐肥且粋€(gè)串聯(lián)諧振回路(L1C1R)并聯(lián)在另一個(gè)串聯(lián)回路(LzC0)的電容C0兩端。前一個(gè)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(gè)回路可以通過(guò)Lz來(lái)調(diào)諧。

        L1和C1會(huì)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(shí)，電流會(huì)變大，但輸出功率會(huì)明顯變小；對(duì)機(jī)械負(fù)載而言，影響到L1和C1也是必然的，因?yàn)槌晸Q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(huì)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(duì)換能器綜合影響的結(jié)果，會(huì)使諧振頻率偏移達(dá)2%甚至更多。