超声波换能器的工作原理及应用

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超声波是一种超出人耳能感受到的声波,振动频率大于2000Hz。由于超声波的方向性好,穿透能力强,容易获得比较集中的声能,而且超声波在介质中传播时,由于超声波与介质的相互作用,会使介质发生物理及化学的变化,从而产生一系列的超声波效应。例如,机械效应、空化效应、热效应、化学效应。目前超声波在医学、军事、工业、农业上获得了广泛的应用。

超声波示意图

图1.超声波示意图

超声波换能器是超声技术的主要部件,一般分为磁致伸缩超声波换能器和压电晶体超声波换能器(电致伸缩)两大类:磁致伸缩是指铁磁物质由于磁化状态的改变,而引起线度和体积的变化,利用这种性质可以把电能转换成机械能,用来产生超声波,磁致伸缩超声波换能器的主要优势为机械强度高,性能稳定且不会水解(水密度要求低)。但由于涡流和磁滞损耗较大,电声转换效率相对较低,通常需要有较大的激励电能用以大功率场合。另外磁致伸缩换能器频率受限而且会受特性参数的限制,所以主要应用于低频大功率的工作场合。

我们现在所说的超声波换能器大都指的是压电晶体超声波换能器,也称作郎之万超声波换能器,是利用电致伸缩材料的逆压电效应将电能转换成机械能(即超声波)再传递出去,用以实现声能与电能相互转换的部件。但自身只消耗很少一部分功率,压电晶体超声波换能器的优势在于电能转换效率高,原材料价格便宜,且制作方便也不容易老化,是目前各种超声应用的关键部件。

郎之万换能器

图2.郎之万超声波换能器

北京东方金荣自有的压电陶瓷技术,为超声波换能器研发提供更多可能及保障,为客户提供全面的压电及超声波换能器解决方案:其中包括但不限于聚焦超声波换能器、高频兆声换能器、雾化超声波换能器、医疗用超声波换能器及其它郎之万变幅杆式换能器等。

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