上一篇文章中,声峰超声波厂家讲到了关于压电换能器影响声功率极中的热极限、电极限两方面,今天继续来聊聊还有哪些方面?
3.机械极限功率
为了导岀机械极限功率与声功率的关系式,先考察声功率的另一种表达式
式中,ξ为换能器结构表面的峰值位移;Rr为换能器辐射阻;Rz=Rm+Rr ,Rz为总机械阻;Rm为 机械损耗阻。
换能器结构中储藏的峰值弹性能Um为
式中,Cm为换能器的等效力顺。
同时,机械品质因素QL,可用辐射阻Rr表示为
将式(1.81)、(1.82)及(1.83)消去力顺Cm可得
式中(μm)max为单位体积内换能器最大允许贮存机械能;V0为晶堆体积(即换能材料总积); (Um)max为换能器最大允许贮存的机械能。
当大功率换能器辐射时,一方面受动态应力另一方面受环境压力的作用。如果总应力超过材料承受的极限值,材料将振裂。式(1.84)得到的Wa就是机械极限功率情况下的最大声输出功率。对 于纵振复合棒换能器,由于加了预应力措施,大大增加了它的抗张能力。一般来说,在使用过程中已不大可能超过其机械极限。
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