超声换能器

磁致伸缩磁致伸缩有镍片换能器和铁氧体换能器。铁氧体换能器的电声转换效率比较低，使用一、二年后效率下降，甚至几乎丧失电声转换能力。镍片换能器的工艺复杂，价格昂贵，超声换能器，所以很少使用。压电晶体成熟可靠的是以压电效应实现电能与声能相互转换的器件，称为压电换能器。压电效应将电信号转换为机械振动。这种换能器电声转换，原材料价格便宜，制作方便，也不容易老化。常用的材料有石英晶体、钛酸钡和锆钛酸铅。石英晶体的伸缩量太小，3000V电压才产生0.01um以下的变形。钛酸钡的压电效应比石英晶体大20-30倍，但效率和机械强度不如石英晶体。锆钛酸铅具有二者的优点，可用作超声波清洗，探伤和小功率超声波加工的换能器。压电换能器的应用十分广泛， 它按应用的行业分为工业、 农业、 交通运输、生活、医l疗及等。

性能参数换能器是一种能量转换器件，其性能描述和评价需要许多参数. 换能器的特性参数包括共振频率、频带宽度、机电耦合系数、电声效率、机械品质因数、阻抗特性、频率特性、指向性、发射及接收灵敏度等等. 不同用途的换能器对性能参数的要求不同，换能器，例如，对于发射型换能器，要求换能器有大的输出功率和高的能量转换效率;而对于接收型换能器，则要求宽的频带和高的灵敏度及分辨率等. 因此，在换能器的具体设计过程中，必须根据具体的应用，对换能器的有关参数进行合理的设计.

为了确定换能器的工作状态，必须求出它的机械振动系统的状态方程式和电路系统状态方程式.换能器机械系统的状态方程式(简称为机械振动方程)是换能器处于工作状态时，描写它的机械振动系统的力和振速的关系式，而电路系统的状态方程式(简称电路状态方程式)是描写电路系统的振动特性的. 由于换能器的机械系统和电路系统是互相耦合的，所以机械系统的振动会影响到电路的平衡，换能器供应商，而电路的变化也会影响到机械系统的振动，换能器厂家，因此我们总是利用这些方程组分析、讨论换能器的工作特性.

由上述换能器的三组基本关系式，可以对应地作出换能器三种形式的等效图. 第l一种是等效机械图，将换能器等效为一个纯机械系统的等效图;第二种是把机械一边的元件和参量，通过机电转换化为电路一边的元件和参量，即把一个换能器等效为一个纯电路系统，称此为等效电路图;第三种称为等效机电图，同时包含电路一边和机械一边的等效图. 利用这些等效图可以简便地求出换能器的若干重要的性能指标.

为了确定换能器的工作状态，必须求出它的机械振动系统的状态方程式和电路系统状态方程式。换能器机械系统的状态方程式(简称为机械振动方程)是换能器处于工作状态时，描写它的机械振动系统的力和振速的关系式，而电路系统的状态方程式(简称电路状态方程式)是描写电路系统的振动特性的。 由于换能器的机械系统和电路系统是互相耦合的，所以机械系统的振动会影响到电路的平衡，而电路的变化也会影响到机械系统的振动，因此我们总是利用这些方程组分析、讨论换能器的工作特性。

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