超聲波換能器的應(yīng)用

超聲波馬達(dá)

超聲波馬達(dá)是把定子作為換能器, 利用壓電晶體的逆壓電效應(yīng)讓馬達(dá)定子處于超聲波頻率的振動(dòng), 然后靠定子和轉(zhuǎn)子間的摩擦力來(lái)傳遞能量, 帶動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。超聲波馬達(dá)體積小, 力矩大, 分辨率高, 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 直接驅(qū)動(dòng), 無(wú)制動(dòng)機(jī)構(gòu), 無(wú)軸承機(jī)構(gòu), 這些優(yōu)點(diǎn)有益于裝置的小型化。超聲波馬達(dá)廣泛應(yīng)用于光學(xué)儀器、激光、半導(dǎo)體微電子工藝、精密機(jī)械與儀器、機(jī)器人、醫(yī)學(xué)與生物工程領(lǐng)域。

超聲波清洗

超聲波清洗的機(jī)理是利用超聲波在清洗液中傳播時(shí)的空化、輻射壓、聲流等物理效應(yīng), 對(duì)清洗件上的污物產(chǎn)生的機(jī)械起剝落作用, 同時(shí)能促進(jìn)清洗液與污物發(fā)生化學(xué)反應(yīng), 達(dá)到清洗物件的目的。超聲波清洗機(jī)所用的頻率根據(jù)清洗物的大小和目的可選用10～500 kHz, 一般多為20～50 kHz。隨著超聲波換能器頻率的增加,可采用郎之萬(wàn)振子、縱向振子、厚度振子等。在小型化方面, 也有采用圓片振子的徑向振動(dòng)和彎曲振動(dòng)的。超聲波清洗在各種工業(yè)、農(nóng)業(yè)、家用設(shè)備、電子、汽車、橡膠、印刷、飛機(jī)、食品、醫(yī)院和醫(yī)學(xué)研究等行業(yè)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

超聲波換能器指向性因素特性介紹

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(shí)能獲得較高的信噪比，也有利于對(duì)檢測(cè)目標(biāo)的定位評(píng)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?？捎弥赶蛐砸蛩貋?lái)反映超聲波換能器的指向性：

　對(duì)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(diǎn)處某頻率的均方聲壓與通過(guò)該點(diǎn)和換能器同心的球面上某點(diǎn)同一頻率的均方聲壓之比。對(duì)于接收超聲波換能器，則是指沿?fù)Q能器主軸線傳來(lái)某頻率聲波所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)平方值與頻率相同、方均根聲壓相同的擴(kuò)散聲場(chǎng)所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)平方值之比。

　　超聲波換能器指向性因素也可以用分貝(dB)表示，這是稱為指向性指數(shù)，它等于指向性因素的常用對(duì)數(shù)乘10。對(duì)于發(fā)射換能器，指向性指數(shù)也可稱作指向性增益。

超聲波換能器在不同領(lǐng)域的使用要求

　超聲波換能器為了滿足不同行業(yè)各種各樣的要求，往往需要從換能器的材料、形狀、結(jié)構(gòu)組成等方面加以考慮。此外，在檢測(cè)條件、對(duì)象及環(huán)境的需要下，對(duì)超聲波換能器也有相應(yīng)的特殊要求，如用于高溫、低溫環(huán)境，水下檢測(cè)等等。

　　因此，對(duì)材料而言，有諸如靈敏度、穩(wěn)定性、老化性等要求，要求機(jī)械品質(zhì)因素低一些，以免頻帶寬度不足導(dǎo)致波形畸變等等。對(duì)超聲波換能器的形狀結(jié)構(gòu)直至外殼材料與結(jié)構(gòu)、保護(hù)設(shè)施等等，也都要考慮技能滿足波型方面的要求，也要滿足檢測(cè)對(duì)象和使用環(huán)境等具體工作條件的要求。

　　總而言之，隨著超聲波換能器越來(lái)越多地被應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，對(duì)超聲波換能器性能的要求是多種多樣的，因此超聲波換能器的形式和種類也是多種多樣的，而且還在不斷創(chuàng)新與發(fā)展。

超聲波換能器引發(fā)的熱量表問(wèn)題

　超聲波換能器熱量表的主要技術(shù)指標(biāo)有工作頻帶、發(fā)射電壓靈敏度、接收電壓靈敏度、指向性開角、絕緣電阻、工作頻率點(diǎn)阻抗。這些技術(shù)指標(biāo)參數(shù)有些相互影響，在設(shè)計(jì)時(shí)要找到一個(gè)l佳平衡點(diǎn)。超聲波換能器引發(fā)的熱量表問(wèn)題如下：

　　1、波形選擇：發(fā)射波形往往是脈沖波，脈沖波里加載波調(diào)制，使換能器盡量選擇諧振波形

　　2、頻率選擇

　　3、同一標(biāo)準(zhǔn)缺失

　　4、失效問(wèn)題：耐溫性能差、壓力穩(wěn)定性差、抗l疲勞性能差

　　5、可靠性，穩(wěn)定性，一致性：要滿足熱量表系統(tǒng)要求，可以長(zhǎng)時(shí)間在溫壓下工作，互換性要增加

　　6、檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：需要建立熱量表?yè)Q能器的行業(yè)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，使實(shí)驗(yàn)和檢驗(yàn)有標(biāo)可稽。