超聲波換能器的工作原理簡介

發(fā)布日期：2024-01-06 作者：新威電子科技點擊：

超聲波換能器是一種能將電能轉(zhuǎn)化為機械振動能量或者將機械振動能量轉(zhuǎn)化為電能的裝置。其工作原理基于諧振頻率和壓電效應(yīng)。下面是對超聲波換能器的工作原理的詳細介紹。

超聲波換能器通常由一個壓電陶瓷材料和兩個電極組成。這個壓電陶瓷材料是一個特殊的材料，具有壓電效應(yīng)，也就是在外加電場下會產(chǎn)生機械應(yīng)變，反過來，當(dāng)對它施加機械應(yīng)變時也會產(chǎn)生電荷。

當(dāng)交變電壓施加在超聲波換能器的電極上時，電壓施加到壓電陶瓷材料上，其中一個電極上的電壓是正的，另一個電極上的電壓是負(fù)的。因為電極上的電壓是交變的，所以壓電陶瓷材料內(nèi)部會產(chǎn)生機械應(yīng)力和應(yīng)變。這種應(yīng)力和應(yīng)變會導(dǎo)致陶瓷材料發(fā)生形變，即機械振動。

當(dāng)外加電場改變方向時，振動方向也會改變。這種振動的頻率與外加電壓的頻率相同。當(dāng)超聲波換能器的諧振頻率與外加電壓的頻率相匹配時，振動幅度將達到較大值。因此，諧振頻率是超聲波換能器的重要參數(shù)。

當(dāng)超聲波換能器的一側(cè)暴露在液體或固體介質(zhì)中時，振動被傳遞到介質(zhì)中，形成一種被稱為超聲波的波動。這是因為振動引起介質(zhì)分子的相對位移，這種相對位移以波動形式傳播。

當(dāng)外加電壓停止時，超聲波換能器產(chǎn)生的振動也會停止。此時，如果超聲波換能器暴露在液體或固體介質(zhì)中，介質(zhì)中的超聲波也會被傳遞回超聲波換能器。超聲波將會引起超聲波換能器內(nèi)部的機械應(yīng)變，產(chǎn)生電荷。這個電荷可以通過電極輸出，并被測量和記錄。

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