壓電陶瓷換能器電感與電容匹配特性研究

　　采用等效電路法 ， 推導(dǎo)了不同匹配條件下壓電換能器軍效阻抗與匹配參數(shù)公式 ， 并獲得了換能器的l佳電路匹配參數(shù) 。 結(jié)果表明 ， 利用所得公式 ， 可精l確計(jì)算出l佳匹配參數(shù) ， 從而有效提高壓電換能器的機(jī)電轉(zhuǎn)換效率。

　　阻抗匹配電路原理與應(yīng)用

　　阻抗匹配基本原理與概念，阻抗匹配常見于各級(jí)放大電路之間，放大電路與負(fù)載之間，換能器價(jià)格，信號(hào)與傳輸電路之間。微波電路與系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，無論是有源還是無源，都必須考慮匹配問題，其根本原因是低頻電路中為電壓與電流，換能器生產(chǎn)，而高頻中導(dǎo)行電磁波不匹配就會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的反射，損壞儀器和設(shè)備，文中闡述相應(yīng)的解決方法。

聲學(xué)絕緣層，防止超聲能量傳至探頭外殼引起反射，造成對(duì)信號(hào)的干擾。保護(hù)層，用以保護(hù)振子不被磨損。由于保護(hù)層與振子和人體組織同時(shí)接觸，是介于振子與人體組織之間的一層物質(zhì)，要求保護(hù)層既要起到防止磨損，保護(hù)振子的功能，又要在傳遞超聲波中盡量沒有衰減，具有良好的透射功能；因此，要求保護(hù)層的聲阻抗接近人體組織的聲阻抗，并且具有既有耐磨性，又有良好的透射性的l佳厚度。保護(hù)層應(yīng)該選擇衰減系數(shù)低并耐磨的材料，超聲換能器，并將保護(hù)層兼做為層間插入的聲阻抗?jié)u變層，其厚度應(yīng)為λ/4。外殼作為探頭內(nèi)部材料的支承體，起支撐、容納、密封、絕緣、承壓、屏蔽及保護(hù)振子的作用，并用來固定電纜引線，殼體上通常標(biāo)明該探頭的型號(hào)、標(biāo)稱頻率。有時(shí)殼體內(nèi)還裝有阻抗變換器、前置放大器、阻尼電阻以及調(diào)節(jié)電感等附件。

性能參數(shù)換能器是一種能量轉(zhuǎn)換器件，其性能描述和評(píng)價(jià)需要許多參數(shù). 換能器的特性參數(shù)包括共振頻率、頻帶寬度、機(jī)電耦合系數(shù)、電聲效率、機(jī)械品質(zhì)因數(shù)、阻抗特性、頻率特性、指向性、發(fā)射及接收靈敏度等等. 不同用途的換能器對(duì)性能參數(shù)的要求不同，例如，對(duì)于發(fā)射型換能器，要求換能器有大的輸出功率和高的能量轉(zhuǎn)換效率;而對(duì)于接收型換能器，則要求寬的頻帶和高的靈敏度及分辨率等. 因此，在換能器的具體設(shè)計(jì)過程中，必須根據(jù)具體的應(yīng)用，對(duì)換能器的有關(guān)參數(shù)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì).

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(jiǎn)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(jiǎn)稱電路狀態(tài)方程式)是描寫電路系統(tǒng)的振動(dòng)特性的. 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.

由上述換能器的三組基本關(guān)系式，可以對(duì)應(yīng)地作出換能器三種形式的等效圖. 第l一種是等效機(jī)械圖，無錫換能器，將換能器等效為一個(gè)純機(jī)械系統(tǒng)的等效圖;第二種是把機(jī)械一邊的元件和參量，通過機(jī)電轉(zhuǎn)換化為電路一邊的元件和參量，即把一個(gè)換能器等效為一個(gè)純電路系統(tǒng)，稱此為等效電路圖;第三種稱為等效機(jī)電圖，同時(shí)包含電路一邊和機(jī)械一邊的等效圖. 利用這些等效圖可以簡(jiǎn)便地求出換能器的若干重要的性能指標(biāo).

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