換能器

是指電能和聲能相互轉(zhuǎn)換的器件。在回聲測(cè)深儀、多l普勒計(jì)程儀和聲相關(guān)計(jì)程儀中使用。將電能轉(zhuǎn)換成聲能的稱為發(fā)射換能器;將聲能轉(zhuǎn)換成電能的是接收換能器。發(fā)射和接收換能器通常是分開使用的，但也可以共用一個(gè)。工作原理超聲換能器即是諧振于超聲頻率的壓電陶瓷，由材料的壓電效應(yīng)將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)械振動(dòng)。換能器的主要性能指標(biāo)有：工作頻率、頻帶寬度、電聲頻度、諧振頻率時(shí)的阻抗、指向性（發(fā)射波束寬度）和靈敏度等。按物理特性和使用材料的不同，換能器可分為兩類:磁致伸縮換能器和電致伸縮換能器。前者應(yīng)用鐵磁材料的磁致伸縮效應(yīng)，常由鎳或鎳鐵合金制成;后者應(yīng)用電致伸縮效應(yīng)和壓電效應(yīng)，常由鈦酸鋇陶瓷和銑鈦酸鉛陶瓷等介質(zhì)電材料制成。換能器安裝于船底，其指向性可用波束寬度或半擴(kuò)散角來表征。

為了確定換能器的工作狀態(tài)，必須求出它的機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)的狀態(tài)方程式和電路系統(tǒng)狀態(tài)方程式。換能器機(jī)械系統(tǒng)的狀態(tài)方程式(簡稱為機(jī)械振動(dòng)方程)是換能器處于工作狀態(tài)時(shí),描寫它的機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)的力和振速的關(guān)系式，而電路系統(tǒng)的狀態(tài)方程式(簡稱電路狀態(tài)方程式)是描寫電路系統(tǒng)的振動(dòng)特性的。2、可以從它的制作工藝及外觀來鑒別：它直接體現(xiàn)出技術(shù)對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量重視，工藝及外觀好的產(chǎn)品質(zhì)量自然會(huì)好一點(diǎn)（但也不能絕l對(duì)是）。 由于換能器的機(jī)械系統(tǒng)和電路系統(tǒng)是互相耦合的,所以機(jī)械系統(tǒng)的振動(dòng)會(huì)影響到電路的平衡，而電路的變化也會(huì)影響到機(jī)械系統(tǒng)的振動(dòng)，因此我們總是利用這些方程組分析、討論換能器的工作特性。

磁致伸縮磁致伸縮有鎳片換能器和鐵氧體換能器。鐵氧體換能器的電聲轉(zhuǎn)換效率比較低，使用一、二年后效率下降，甚至幾乎喪失電聲轉(zhuǎn)換能力。鎳片換能器的工藝復(fù)雜，價(jià)格昂貴，所以很少使用。壓電晶體成熟可靠的是以壓電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)電能與聲能相互轉(zhuǎn)換的器件，稱為壓電換能器。壓電效應(yīng)將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)械振動(dòng)。這種換能器電聲轉(zhuǎn)換，原材料價(jià)格便宜，制作方便，也不容易老化。2、換能器振子打火，陶瓷材料碎裂，可以用肉眼和兆歐表結(jié)合檢查，一般作為應(yīng)急處理的措施，可以把個(gè)別損壞的振子斷開，不會(huì)影響到別的振子正常使用。常用的材料有石英晶體、鈦酸鋇和鋯鈦酸鉛。石英晶體的伸縮量太小，3000V電壓才產(chǎn)生0.01um以下的變形。鈦酸鋇的壓電效應(yīng)比石英晶體大20-30倍，但效率和機(jī)械強(qiáng)度不如石英晶體。鋯鈦酸鉛具有二者的優(yōu)點(diǎn)，可用作超聲波清洗，探傷和小功率超聲波加工的換能器。壓電換能器的應(yīng)用十分廣泛， 它按應(yīng)用的行業(yè)分為工業(yè)、 農(nóng)業(yè)、 交通運(yùn)輸、生活、醫(yī)l療及軍事等。