對超聲波換能器怎樣進(jìn)行合理性分析？

    超聲換能器是在超聲頻率范圍內(nèi)，將交變的電信號轉(zhuǎn)換成聲信號，或者將聲信號轉(zhuǎn)換為電信號的能量轉(zhuǎn)換器件，它是超聲設(shè)備中的關(guān)鍵器件，因而無論在換能機(jī)理還是工藝設(shè)計(jì)等方面，都受到了人們的長期關(guān)注。超聲換能器是一種能量轉(zhuǎn)換器，性能描述和評價(jià)需要許多參數(shù)。超聲波傳感器的特性參數(shù)包括諧振頻率、頻帶寬度、機(jī)電耦合系數(shù)、電聲效率、機(jī)械品質(zhì)因數(shù)、阻抗特性、頻率特性、方向性、傳輸和接收靈敏度等。UCER要求輸出功率大、能量轉(zhuǎn)換效率高，而接收傳感器要求頻帶寬、靈敏度高、分辨率高。因此在傳感器的具體設(shè)計(jì)過程中，必須根據(jù)具體應(yīng)用合理設(shè)計(jì)傳感器的相關(guān)參數(shù)。

    超聲換能器包含了電路系統(tǒng)、機(jī)械振動系統(tǒng)和聲學(xué)系統(tǒng)，并且三者在換能器工作時(shí)，有機(jī)地結(jié)合在一起成為一個(gè)統(tǒng)一的整體。這樣就決定了對它的研究方法是融合了電子學(xué)、力學(xué)、聲學(xué)等諸方面的研究方法，并且通過電--力--聲類比，使三者能夠用統(tǒng)一的等效機(jī)電圖和等效方程式，方便地進(jìn)行對其深入的研究。為了確定超聲波傳感器的工作狀態(tài)，必須求出它的機(jī)械振動系統(tǒng)的狀態(tài)方程式，和電路系統(tǒng)狀態(tài)方程式。

    換能器機(jī)械系統(tǒng)的狀態(tài)方程式是換能器處于工作狀態(tài)時(shí)，描寫它的機(jī)械振動系統(tǒng)的力與振速的關(guān)系式，而電路系統(tǒng)的狀態(tài)方程式是描寫電路系統(tǒng)的振動特性的。由于換能器的機(jī)械系統(tǒng)和電路系統(tǒng)是互相耦合的，所以超聲波傳感器機(jī)械系統(tǒng)的振動會影響到電路的平衡，而電路的變化也會影響到機(jī)械系統(tǒng)的振動，因此總是利用這些方程組分析、討論換能器的工作特性。