超声波换能器是一种将电能转换成机械能的器件。其基本工作原理是将声源发出的电信号通过转换电路转换为相应的机械能量(如压力、速度等)并作用在负载上;当被测物体遇到该超声振动时会产生反射或透射现象。
超声波换能器的功能是将输入的电功率转换成机械功率(即超声波)再传递出去,而自身消耗很少的一部分功率。
超声波换能器,要解决的技术问题是设计一种作用距离大、频带宽的超声波换能器。
换能器由外壳、匹配层、压电陶瓷圆盘换能器、背衬、引出电缆和Cymbal阵列接收器组成。压电陶瓷圆盘换能器采用厚度方向极化的PZT-5压电材料制成,Cymbal阵列接收器由8~16只Cymbal换能器、两个金属圆环和橡胶垫圈组成。本发明的作用距离大于35m,频带宽度达到10kHz,能检测高速移动的远距离目标。
超声波清洗的机理是利用超声波在清洗液中传播时的空化、辐射压、声流等物理效应, 对清洗件上的污物产生的机械起剥落作用, 同时能促进清洗液与污物发生化学反应, 达到清洗物件的目的。超声波清洗机所用的频率根据清洗物的大小和目的可选用10~500 kHz, 一般多为20~50 kHz。随着超声波换能器频率的增加,可采用郎之万振子、纵向振子、厚度振子等。在小型化方面, 也有采用圆片振子的径向振动和弯曲振动的。超声波清洗在各种工业、农业、家用设备、电子、汽车、橡胶、印刷、飞机、食品、医院和医学研究等行业得到了越来越广泛的应用。
超声波传感器工作原理:超声波传感器是利用超声波特性开发的传感器。超声波是一种振动频率声波的机械波,而超声波传感器一般有两种形式:磁膨胀和压电陶瓷。
压电陶瓷超声波换能器工作原理:压电技术采用锆钛酸铅制成的具有特殊电性能的晶体。在换能器中,这种晶体材料在相对表面附着两根电线。然后将晶体和接线组装在两个金属片之间的外壳中。当电流流过接线并进入晶体时,晶体会迅速改变形状并膨胀。当电流停止时,晶体回到原来的形状。利用该技术的超声波换能器通过晶体的电流快速循环设定的频率,从而产生共振效果。
磁致伸缩超声传感器的工作原理:富铁金属在磁场作用下膨胀收缩。用这种方法将富含铁的金属芯包裹在铜线中。然后将零件包含在罐中。当电流通过铜线时,金属芯会膨胀并增加。像压电传感器一样,设定频率的电流会产生谐振效果。