你真的了解超聲波換能器的工作原理嗎

超聲波換能器又叫超聲波振子，也稱超聲波振頭。是一種能量轉(zhuǎn)換器件，它的功能是將輸入的電功率轉(zhuǎn)換成機(jī)械功率再傳遞出去，而它自身消耗很少一部分功率。所以，使用換能器主要考慮的問題就是與輸入輸出端的匹配，其次是機(jī)械安裝和配合尺寸。

　　

　　換能器將AC轉(zhuǎn)換成超聲，也可逆向轉(zhuǎn)換。通常指的是壓電換能器或電容換能器。壓電換能器作為一種電驅(qū)動(dòng)裝置，通常具有三層結(jié)構(gòu)，即壓電層、背襯層和匹配層。

　　

　　當(dāng)施加電壓時(shí)，壓電晶體可以改變尺寸和形狀；AC電壓使它們在同樣的頻率下振蕩并產(chǎn)生超聲波。電容換能器使用導(dǎo)電隔膜和背板間的靜電場。

　　

　　當(dāng)施加外力時(shí)，壓電材料可以產(chǎn)生電壓，所以壓電材料也可作為超聲探測器。一些系統(tǒng)分別使用發(fā)射器和接收器，而其他也可將兩個(gè)功能結(jié)合到單個(gè)壓電收發(fā)器上。

　　

　　超聲波換能器在合適的電場激勵(lì)下能發(fā)生有規(guī)律的振動(dòng)，其振幅一般10μm左右，這樣的振幅要直接完成焊接和加工工序是不夠的。連上通過合理設(shè)計(jì)的變幅桿后，超聲波的振幅可以在很大的范圍內(nèi)變化，只要材料強(qiáng)度足夠，振幅可以超過100μm。

　　

　　因加工方式和要求不同，換能器的工作方式大致可分為連續(xù)工作（如花邊機(jī)，CD機(jī)，清洗機(jī)，拉鏈機(jī)）和脈沖工作（如塑料焊機(jī)），不同的工作方式對換能器的要求是不同的。

　　

　　一般而言，連續(xù)式工作幾乎沒有停頓時(shí)間，但工作電流不是很大，脈沖工作是間歇的，有停頓，但瞬間電流很大。平均而言，二種狀態(tài)的功率都是很大的。

　　

　　超聲波換能器也可以使用非壓電原理。例如：磁致伸縮。具有這種性質(zhì)的材料暴露于磁場時(shí)會(huì)產(chǎn)生微小形變，可制成實(shí)用的換能器。