超聲波換能器的指向性特點

發布日期：2021-04-15 作者：新威電子點擊：

一般情況下，要求所使用的超聲波換能器有尖銳的指向性，就象使用聚光手電筒照明，這樣有利于集中發射能量，在接收時能獲得較高的信噪比，也有利于對檢測目標的定位評定。超聲波換能器的指向性與其輻射面尺寸、結構、工作頻率和傳聲介質特性等相關，通常可用指向性因素來反映超聲波換能器的指向性。

對于發射超聲波換能器，所謂指向性因素是指在發射聲束的主軸線聲壓上，遠離發射超聲波換能器的某一定點處某頻率的均方聲壓，與通過該點和換能器同心的球面上某點同一頻率的均方聲壓之比。對于接收超聲波換能器，則是指沿換能器主軸線傳來某頻率聲波所產生的電動勢平方值與頻率相同、方均根聲壓相同的擴散聲場所產生的電動勢平方值之比。

超聲波換能器指向性因素也可以用分貝表示，這是稱為指向性指數，它等于指向性因素的常用對數乘10。對于發射換能器，指向性指數也可稱作指向性增益。超聲波換能器使用時會發熱，這主要是由三個原因引起的。其一是被焊工件會發熱或被超聲波處理的物質會發熱，或模具、變幅桿長時間工作會發熱，這些熱量都會傳遞到換能器上。

其二是換能器本身的功率損耗。既然做不到能量轉換效率 100% ，損耗的那部分能量必然轉換成熱量。溫升會導致超聲波換能器參數變化，逐漸偏移最佳匹配狀態，更嚴重的是溫升會導致壓電陶瓷晶片性能的劣化。這反過來又促使超聲波換能器工作狀態更壞，更快地升溫，這是一個惡性循環。

所以必須給以超聲波換能器良好的冷卻條件，一般是常溫風冷；如有必要，也可采用冷風風冷。在正常情況下，這兩點引起的溫升也是正常的，在正常的冷卻條件下，不會有大的問題。

超聲波換能器