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温度对声波换能器性能有哪些影响

2021-06-17 09:49:09

声波换能器是一种能把高频电能转化为机械能的一种装置,一般有磁致伸缩式和压电陶瓷式。电源输出到超声波发生器,再到声波换能器,一般还要经过超声波导出、接收装置便可以产生超声波了。温度的变化将改变换能器的参数(温度升高,谐振频率降低,静态电容增大,阻抗减小),在设计使用到换能器时都将考虑到温度的影响。

1、温度对声波换能器谐振频率的影响。对于压电陶瓷来说,由于线膨胀系数与密度温度系数的系数都为负值,所以当工作温度升高时,换能器谐振频率会下降。因此换能器的频率随温度变化主要是由于弹性常数随温度变化导致的,而线膨胀引起的换能器尺寸变化对频率影响是次要的。

2、温度对声波换能器的静态电容的影响。换能器的静态电容为公式,其换能器静态电容的大小与压电陶瓷的厚度t、直径a以及恒应变的介电常数分量有关。式中由于压电换能器刚性受夹,所以振子直径的温度系数几乎不变,而振子的线膨胀系数比介电常数分量的温度系数小很多。随着工作温度升高,介电常数变大,因此换能器的静态电容增大。

3、温度对声波换能器谐振阻抗的影响。超声波换能器的谐振阻抗由于温度变化导致介电隔离率与弹性常数分量随着温度升高而增大,工作频率 f 随着温度增加而减小,静态电容随着温度升高而变大。因此换能器的阻抗Z 随着温度升高而减小。

声波换能器

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