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；

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_fc_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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