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| 超聲傳料位計(jì)超聲波液位計(jì)的基本組成與理論研究 |
文章作者：大連瑞利聲納科技有限公司 如想轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處
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超聲傳感器的基本組成
超聲傳感器主要由超聲發(fā)生器、換能器、變幅桿、等組成。
超聲發(fā)生器這里不在贅述。超聲換能器是實(shí)現(xiàn)聲能與電能相互轉(zhuǎn)換的部件。這次分析研究的超聲傳感器所用的是夾心式壓電陶瓷超聲換能器，采用的壓電材料為錯(cuò)欽酸鉛一一PzT o PzT是一種廣泛應(yīng)用的電聲轉(zhuǎn)化材料，它具有高壓電系數(shù)(Gl 33=2-5X10’ 9C/N)，用它制造的換能器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于加工，且便于施加預(yù)應(yīng)力，既
方便用于超聲處理，也適合用作構(gòu)成大型換能器基陣的單元。超聲變幅桿的作用是將換能器獲得的超聲振動(dòng)的振幅加以放大，變幅桿能放大振幅，是因?yàn)樗且桓洗窒录?xì)的變截面桿，如圖2-1所示。通過(guò)此桿每一截面的振動(dòng)能量是不變的(不計(jì)傳播消耗)，因振幅正比于能量密度的平方根，所以截面越小，其能量密度越大，振動(dòng)的振幅也越大。表征變幅桿性能的主要參數(shù)有:共振頻率(共振長(zhǎng)度)、位移振幅放大倍數(shù)、形狀因素、輸入力阻抗等等。主要要求位移振幅放大倍數(shù)要大，輸入力阻抗隨頻率和負(fù)載的變化要小。 超聲變液位計(jì) 超聲波料位計(jì)在超聲技術(shù)中，特別在高聲強(qiáng)超聲設(shè)備的振動(dòng)系統(tǒng)中是很重要的。
它的主要作用是把機(jī)械振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)位移或速度放大，或者將超聲能量集中在較小的面積上，即聚能作用。因?yàn)槌晸Q能器輻射的振動(dòng)幅度在20kHz范圍內(nèi)只有幾微米，在高聲強(qiáng)超聲應(yīng)用中和某些超聲外科設(shè)備中，輻射的振動(dòng)幅度一般需要幾十到幾百微米。因此必須在換能器的端面連接超聲變幅桿，將機(jī)械振動(dòng)振幅放大。除此以
外，超聲變幅桿還可以作為機(jī)械阻抗變換器，在換能器和聲負(fù)載之間進(jìn)行阻抗匹配，使超聲能量更有效地從換能器向負(fù)載傳輸。
超聲變料位計(jì) 超聲波液位計(jì)傳感器的性能可以用許多參量來(lái)描述。在實(shí)際應(yīng)用中最常用的是:共振頻率(共振長(zhǎng)度)、放大系數(shù)、形狀因素等等。在功率超聲應(yīng)用中，人們根據(jù)實(shí)際需要研究出各種類(lèi)型的變幅桿。最簡(jiǎn)單、也是最常用的變幅桿有:指數(shù)形、懸鏈線形、階梯形和圓錐形變幅桿。這類(lèi)變幅桿稱(chēng)為單一變幅桿。此外，為改善變幅桿的某些性能，如提高形狀因數(shù)，增大放大系數(shù)等，還研究出各種復(fù)合型變幅桿，這類(lèi)變幅桿由兩種以上不同形狀的桿組合而成。本次課題中的超聲傳感器采用的就是一個(gè)復(fù)雜的復(fù)合變幅桿。
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