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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:
时间:2022-11-11
所谓最佳调节就是调节换能器的Q
L
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;
则得
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Q
L
,但单个换能器的Q
L
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。
(2)比声功率
由公式(1.78)除以辐射面积得比声功率
利用恒等式
式中,ρ
f
c
f
为声辐射阻抗率;ρ为电压环密度,故
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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