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超声波换能器指向性因素的特性

2022-05-31 10:01:39

一般情况下,要求所使用的声波换能器有尖锐的指向性,就象使用聚光手电筒照明,这样有利于集中发射能量,在接收时能获得较高的信噪比,也有利于对检测目标的定位评定。超声波换能器的指向性与其辐射面尺寸、结构、工作频率和传声介质特性等相关,通常可用指向性因素来反映超声波换能器的指向性。


对于发射超声波换能器,所谓指向性因素是指在发射声束的主轴线声压上,远离发射超声波换能器的某一定点处,某频率的均方声压与通过该点和换能器同心的球面上某点同一频率的均方声压之比。


对于接收超声波换能器,则是指沿换能器主轴线传来某频率声波,所产生的电动势平方值与频率相同、方均根声压相同的扩散声场,所产生的电动势平方值之比。超声波换能器指向性因素也可以用分贝(dB)表示,这是称为指向性指数,它等于指向性因素的常用对数乘10。对于发射换能器,指向性指数也可称作指向性增益。


超声波换能器也叫超声波振子,是使用广泛的能量转换器件之一,作为能把高频电能转化为机械能的装置,将输入的电功率转换成机械功率再传递出去,而它自身消耗很少的一部分功率,广泛应用于超声波清洗、焊接、美容、打孔、检测等领域。


超声波换能器


超声波换能器学科研究的方向是,研究尽可能满足工程实用要求的声波阻抗、脉冲响应、频率响应、阻抗匹配、声学结构、换能材料及振动模式等特性,并设计和协调这些基本特性,达到电与声之问的Z佳转换,其内容涉及到物理,化学、光学等多个方面。


超声波换能器为了满足不同行业各种各样的要求,往往需要从换能器的材料、形状、结构组成等方面加以考虑。此外在检测条件、对象及环境的需要下,对超声波换能器也有相应的特殊要求,如用于高温、低温环境,水下检测等等。


因此对材料而言,有诸如灵敏度、稳定性、老化性等要求,要求机械品质因素低一些,以免频带宽度不足导致波形畸变等。对超声波换能器的形状结构直至外壳材料与结构、保护设施等,也都要考虑技能满足波型方面的要求,也要满足检测对象和使用环境等具体工作条件的要求。


总而言之,随着超声波换能器越来越多地被应用于各个领域,对超声波换能器性能的要求是多种多样的,因此超声波换能器的形式和种类也是多种多样的,而且还在不断创新与发展。


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