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压电陶瓷换能器与磁致伸缩换能器之间的区别

2022-07-31 11:14:53

1、两种类型的换能器介绍


压电陶瓷换能器的心脏是单层或双层厚的压电陶瓷,通常夹在电极之间的压电陶瓷材料,为电接触提供附着点。陶瓷组件通过高强度,飞机质量的螺栓在金属块之间压缩至已知的压缩程度。当通过电极在陶瓷上施加电压时,陶瓷由于其晶格结构的变化而膨胀或收缩。这种物理位移导致声波传播到应用中。


磁致伸缩换能器由大量镍板或叠片组成,这些板或叠片与每个层压板的一个边缘平行排列,每个层压板的边缘连接到处理罐的底部,或要振动的其他表面。线圈绕磁致伸缩材料放置。当通过电线线圈提供电流时,会产生磁场。该磁场使磁致伸缩材料收缩或伸长,从而将声波引入应用中。


2、发挥效用的方式


两种换能器设计均通过快速振荡,安装在其上的超声振动膜来产生超声活动。但是每个设计以不同的方式执行此操作。磁致伸缩换能器实质上是由重镍或合金芯制成的电磁体,其上缠绕有导线。当电流通过电线产生脉冲时,磁芯将以与超声波发生器的输出频率匹配的频率振动,从而使超声波设备发挥功用。


压电换能器是由锆钛酸铅之类的压电材料制成的。锆钛酸铅是一种常见的压电材料,当提供适当的频率和电压时会相应地膨胀和收缩。与磁致伸缩换能器的50-60%的电效率相比,压电陶瓷换能器可提供95%+的电效率。


3、可靠性


磁致伸缩超声发生器在如此高的温度下工作,以至于这些系统通常需要大量的额外冷却,例如专用于冷却发生器的空调设备。过多的热量可能导致系统中某些组件过早损坏,因此需要空调或其他特殊的冷却方法,以将组件保持在可接受的工作温度范围内。


此外为了克服这些问题,大多数磁致伸缩系统使用了能够承受这些高工作温度的更昂贵的大型电子组件,因此发电机外壳明显更大。经过适当设计的超声波压电系统是高度可靠的电子设备。与磁致伸缩设计相比,其运行温度低。发电机相对较小,重量轻,不需要空调或过度冷却。


4、频率范围


选择某个超声系统时,超声工作频率可能是重要的考虑因素。每个频率都有其独特的特性。典型的超声频率范围为20至200 kHz。为磁致伸缩系统选择超声波频率很容易,因为它的选择非常有限。由于磁致伸缩换能器的物理尺寸限制,频率取决于换能器的长度,而更高频率的换能器的长度需要越来越短的长度。


其固有地受限于以低于约30 kHz的频率工作。压电换能器在此范围内不受频率限制。制造商可以选择合适的压电设计,并通过利用主谐振频率的谐波倍数在整个超声范围内以选定的输出频率驱动它。从可用频率的角度来看,这使压电换能器成为更加通用的选择。


压电陶瓷换能器

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