超聲波換能器的應(yīng)用及原理

發(fā)布日期：2023-09-08 作者：新威電子科技點擊：

超聲波換能器是一種能將電能與機械能相互轉(zhuǎn)換的裝置，主要用于聲波的發(fā)射與接收。它在醫(yī)學(xué)、工業(yè)及科研領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

超聲波換能器的原理基于壓電效應(yīng)，即某些晶體在受到機械應(yīng)力時會產(chǎn)生電荷，反之亦然。常用的超聲波換能器材料有石英、鉛鋯酸鈦等。當(dāng)施加電場時，材料的晶格結(jié)構(gòu)會變形，從而引起機械振動。而當(dāng)施加正弦電壓時，材料也會以相同的頻率振動，并在周圍空間中產(chǎn)生聲波。因此，超聲波換能器可以將電能轉(zhuǎn)化為機械能，發(fā)射出去的聲波波長、頻率等參數(shù)與施加的電場參數(shù)相對應(yīng)。

超聲波換能器的應(yīng)用非常廣泛。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，超聲波換能器主要用于超聲診斷，即通過將超聲波傳遞到人體內(nèi)部，利用被人體組織反射、散射、傳導(dǎo)、吸收等特性，獲取人體內(nèi)部器官的結(jié)構(gòu)和病變信息。換能器通過發(fā)射超聲波，將聲波傳輸?shù)饺梭w內(nèi)部，然后接收反射回來的聲波，并通過計算機進行處理和分析，生成圖像。

在工業(yè)領(lǐng)域，超聲波換能器被廣泛應(yīng)用于無損檢測。超聲波能夠穿透材料，并在材料內(nèi)部發(fā)生反射、散射等現(xiàn)象。通過測量反射的聲波可以獲得材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息和缺陷檢測。換能器可以將聲波傳輸?shù)奖粰z測材料上，并接收反射回來的聲波，通過檢測聲波的強度、時間等參數(shù)，可以識別出材料內(nèi)部的缺陷信息，如裂紋、氣泡等。此外，超聲波換能器還可用于清洗、焊接、鑄造等工藝。

在科研領(lǐng)域，超聲波換能器在材料科學(xué)、生物科學(xué)、力學(xué)等領(lǐng)域的研究中也有著廣泛的應(yīng)用。例如，它可以用于材料的缺陷檢測、測量材料的彈性性質(zhì)、研究材料的結(jié)構(gòu)和性能等。此外，超聲波換能器還可用于細胞破碎、細胞培養(yǎng)等生物科學(xué)實驗中。