关于超声波换能器的合理性分析

超声波换能器是在超声频率范围内，将交变的电信号转换成声信号，或者将声信号转换为电信号的能量转换器件，它是超声设备中的关键器件，因而无论在换能机理还是工艺设计等方面，都受到了人们的长期关注。超声换能器是一种能量转换器，性能描述和评价需要许多参数。

超声波传感器的特性参数包括谐振频率、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、方向性、传输和接收灵敏度等。UCER要求输出功率大、能量转换效率高，而接收传感器要求频带宽、灵敏度高、分辨率高。因此在传感器的具体设计过程中，必须根据具体应用合理设计传感器的相关参数。

超声换能器包含了电路系统、机械振动系统和声学系统，并且三者在换能器工作时，有机地结合在一起成为一个统一的整体。这样就决定了对它的研究方法是融合了电子学、力学、声学等诸方面的研究方法，并且通过电--力--声类比，使三者能够用统一的等效机电图和等效方程式，方便地进行对其深入的研究。

为了确定超声波传感器的工作状态，需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是换能器处于工作状态时，描写它的机械振动系统的力与振速的关系式，而电路系统的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，所以超声波传感器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，因此总是利用这些方程组分析、讨论换能器的工作特性。

超声波换能器