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大功率超声波换能器声极限功率如何调节才最佳?

来源: | 发布日期:2022-11-11
所谓最佳调节就是调节换能器的QL值,使电极限与机械极限功率相等,从而获得机械品质因素最佳值(QL)OPT。并推算出在(QL)OPT条件下,换能器将有多大的比声功率(即单位面积声功率)值。

(1)(QL)OPT的推算若使电和机械极限功率相等;

1.86

则得

1.87

式中11及111为换能材料单位体积贮能参数(见表1.12)。从公式(1.87)可知,最佳机械品质因素(QL)OPT可因换能材料构成不同、K2不同而有很大差别。当然,在实际工程应用中,通过调节辐射环节调整QL,但单个换能器的QL值不能偏离(QL)OPT太多,否则系统(基阵阵列)无法 调整到最佳值。对功率超声虽不存在这类问题。集中去调节K2获得最佳的效果。
表1.13
(2)比声功率
由公式(1.78)除以辐射面积得比声功率
1.88
利用恒等式

QL

式中,ρfcf为声辐射阻抗率;ρ为电压环密度,故     
1.89
 根据式(1.89)计算各类换能材料的电极限和机械极限、(QL)OPT以及比声功率,并列于表1.13中。由表1.13的数据可知,PZT压电陶瓷最适用于制作宽带大功率辐射换能器。

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