超声波换能器的指向性特点

发布日期：2021-04-15 作者：新威电子点击：

一般情况下，要求所使用的超声波换能器有尖锐的指向性，就象使用聚光手电筒照明，这样有利于集中发射能量，在接收时能获得较高的信噪比，也有利于对检测目标的定位评定。超声波换能器的指向性与其辐射面尺寸、结构、工作频率和传声介质特性等相关，通常可用指向性因素来反映超声波换能器的指向性。

对于发射超声波换能器，所谓指向性因素是指在发射声束的主轴线声压上，远离发射超声波换能器的某一定点处某频率的均方声压，与通过该点和换能器同心的球面上某点同一频率的均方声压之比。对于接收超声波换能器，则是指沿换能器主轴线传来某频率声波所产生的电动势平方值与频率相同、方均根声压相同的扩散声场所产生的电动势平方值之比。

超声波换能器指向性因素也可以用分贝表示，这是称为指向性指数，它等于指向性因素的常用对数乘10。对于发射换能器，指向性指数也可称作指向性增益。超声波换能器使用时会发热，这主要是由三个原因引起的。其一是被焊工件会发热或被超声波处理的物质会发热，或模具、变幅杆长时间工作会发热，这些热量都会传递到换能器上。

其二是换能器本身的功率损耗。既然做不到能量转换效率 100% ，损耗的那部分能量必然转换成热量。温升会导致超声波换能器参数变化，逐渐偏移最佳匹配状态，更严重的是温升会导致压电陶瓷晶片性能的劣化。这反过来又促使超声波换能器工作状态更坏，更快地升温，这是一个恶性循环。

所以必须给以超声波换能器良好的冷却条件，一般是常温风冷；如有必要，也可采用冷风风冷。在正常情况下，这两点引起的温升也是正常的，在正常的冷却条件下，不会有大的问题。

超声波换能器