超声波传感器性能

2021-09-06 13:27:42

压电超声波传感器是利用压电材料的压电效应原理来工作的,常用的敏感元件材料主要有压电水晶和压电陶瓷。 
      根据正、逆压电效应的不同,压电超声波传感器分为发生器(发射探头)和接收器(接收探头) 两种,根据结构和使用的波型不同可分为直探头、表面波探头、兰姆波探头、可变角探头、双晶探头、聚焦探头、水浸探头、喷水探头和专用探头等。

      压电超声波产生器利用逆压电效用原理震动转化成高频率振动分析,进而产生超声波。当另加交替变化工作电压的频率相当于压电原材料的共振频率的时候会造成共震,这时产生的超声波最强。压电超声波感应器能够产生几十千赫到几十兆赫的高频率超声波,其声强级可以达到几十瓦每立方厘米。

典型性的压电超声波感应器构造关键由压电晶片、吸收块(阻尼块)、保护膜等构成。压电晶片多见圆板形,超声波频率与其厚度成反比。压电晶片的双面镀有银层,做为导电性的极片,底边接地装置,上边引至变压器接地线。为了更好地防止感应器与被测件直接接触而损坏压电晶片,在压电晶片下黏合一层保护膜。吸收块的功效是减少压电晶片的机械设备质量,吸收超音波的动能。

      压电式超声波接收器是利用正压电效应原理进行工作的。当超声波作用到压电晶片上引起晶片伸缩,在晶片的两个表面上便产生极性相反的电荷,这些电荷被转换成电压经放大后送到测量电路图,最后记录或显示出来。压电式超声波接收器的结构和超声波发生器基本相同,有时就用同一个传感器兼作发生器和接收器两种用途。

 超声波传感器的主要性能包括:

(1)工作频率:工作频率就是压电晶片的共振频率。当加到它两端的交流电压的频率和晶片的共振频率相等时,输出的能量最大,灵敏度也最高。

(2)工作温度:由于压电材料的居里点一般比较高,特别时诊断用超声波探头使用功率较小,所以工作温度比较低,可以长时间地工作而不产生失效。医疗用的超声探头的温度比较高,需要单独的制冷设备。

(3)灵敏度:主要取决于制造晶片本身。机电耦合系数大,灵敏度高;反之,灵敏度低。

超声波传感器工作准则:

超声波传感器 按其工作准则,可分为压电式、磁致伸缩式 、电磁式等,以压电式最为常用。