分类
元件形状按组成换能器的压电元件形状分为薄板形, 圆片形, 圆环形, 圆 管形, 圆棒形, 薄壳球形, 压电薄膜等;振动模式按振动模式分为伸缩振动, 弯曲振动, 扭转振动等;振动方向按伸缩振动的方向分为厚度, 切向, 纵向, 径向等;压电转换方式按压电转换方式分为发射型 ( 电-声转换) , 接收型 ( 声-电转换) , 收发兼用型等。超声波增幅器是超声波振动系统的重要组成部分,在振动系统中的主要作用是放大机械振动的质点位移和速度,将超声波能量集中在小面积上收集能量,也称为超声波变速杆和超声波聚能器。传播介质按传播介质分为液介, 固介, 气介等。
换能器性能参数
换能器是一种能量转换器件,其性能描述和评价需要许多参数。技术特点:压电性能优异的PMN-PT/PIN-PMN-PT弛豫铁电单晶作为超声换能器的核心发声材料,可应用于经颅多l普勒检测系统来检测颅内脑底主要动脉的血流动力学及血流生理参数的一项无创性的脑血管疾病检查方法。换能器的特性参数包括共振频率、频带宽度、机电耦合系数、电声效率、机械品质因数、阻抗特性、频率特性、指向性、发射及接收灵敏度等等。不同用途的换能器对性能参数的要求不同,例如,对于发射型换能器,要求换能器有大的输出功率和高的能量转换效率;而对于接收型换能器,则要求宽的频带和高的灵敏度及分辨率等。因此,在换能器的具体设计过程中,必须根据具体的应用,对换能器的有关参数进行合理的设计。
超声换能器的结构压电晶体是主体功能件,用来发射和接收超声波,完成声-电和电-声转换工作。一般情况下,先由超声波发生器产生超声波,经超声波换能器将其转换为机械振动,再经超声波导出装置、超声波接收装置便可产生超声波。其几何形状和尺寸是根据诊断要求来设计的。由于压电晶体较脆及要求绝缘、密封、防腐蚀等,故必须将压电晶体装入壳体内。压电晶体两端镀上电极,上、下电极分别焊有一根引线,与壳体上的电极插件相连,用来传输电信号。垫衬吸声材料(又称为吸收块、吸声块)用于衰减并吸收压电晶体背向辐射的超声能量,使之不在探头中来回反射而使晶体的振铃时间加长,因此要求垫衬具有较大的衰减能力,并具有与压电材料接近的声阻抗,以使来自压电晶体背向辐射的声波全部进入垫衬中并不再反射回到晶体中去吸声材料一般为环氧树脂加钨粉,或铁氧体粉加橡胶粉配合而成。
性能参数换能器是一种能量转换器件,其性能描述和评价需要许多参数. 换能器的特性参数包括共振频率、频带宽度、机电耦合系数、电声效率、机械品质因数、阻抗特性、频率特性、指向性、发射及接收灵敏度等等. 不同用途的换能器对性能参数的要求不同,例如,对于发射型换能器,要求换能器有大的输出功率和高的能量转换效率;而对于接收型换能器,则要求宽的频带和高的灵敏度及分辨率等. 因此,在换能器的具体设计过程中,必须根据具体的应用,对换能器的有关参数进行合理的设计.
为了确定换能器的工作状态,必须求出它的机械振动系统的状态方程式和电路系统状态方程式.换能器机械系统的状态方程式(简称为机械振动方程)是换能器处于工作状态时,描写它的机械振动系统的力和振速的关系式,而电路系统的状态方程式(简称电路状态方程式)是描写电路系统的振动特性的. 由于换能器的机械系统和电路系统是互相耦合的,所以机械系统的振动会影响到电路的平衡,而电路的变化也会影响到机械系统的振动,因此我们总是利用这些方程组分析、讨论换能器的工作特性.
由上述换能器的三组基本关系式,可以对应地作出换能器三种形式的等效图. 第l一种是等效机械图,将换能器等效为一个纯机械系统的等效图;第二种是把机械一边的元件和参量,通过机电转换化为电路一边的元件和参量,即把一个换能器等效为一个纯电路系统,称此为等效电路图;第三种称为等效机电图,同时包含电路一边和机械一边的等效图. 利用这些等效图可以简便地求出换能器的若干重要的性能指标.
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