超聲波流量計探頭及換能器原理  四

利用電致伸縮效應現(xiàn)象的壓電換能器常用壓電陶瓷，如鋯鈦酸鉛（PZT）、鈦酸鋇（BaTiO3）、鈮酸鉛（PbNb2O3）等。

壓電式換能器的主要特點是電聲轉(zhuǎn)換效率高，特別是接收靈敏度高，但其機械強度較低（脆性大），因而在大功率應用上受到限制（不過目前的最新技術已能達到數(shù)百瓦到上千瓦的聲輻射功率）。此外，某些單晶材料容易溶于水而失效（水解）。

2.磁致伸縮式換能器

磁致伸縮式換能器利用了磁致伸縮效應，這時特定合金材料結(jié)晶結(jié)構的物理特性，即某些鐵磁體及其合金，以及某些鐵氧體中的磁疇，在其自發(fā)磁化方向上的長度可能與其它方向上的不同。當有外加磁場作用時，由于這種磁疇將發(fā)生轉(zhuǎn)動，使其磁化方向盡量與外磁場方向趨于一致，從而使該材料沿外磁場方向的長度將發(fā)生變化，表現(xiàn)為彈性應變（當然，這種變形引起的應變是很小的，約在10-5~10-6之間）。這種現(xiàn)象即是磁致伸縮效應。相反，具有磁致伸縮效應的材料在經(jīng)受外加應力或應變時，其磁化強度也會發(fā)生改變，此即為逆磁致伸縮效應。

這樣，在對磁致伸縮材料施以交變磁場時，該材料將沿磁力線方向發(fā)生磁致形變，從而可以在與它表面緊密接觸的介質(zhì)中激發(fā)出機械振動波-超聲波。同樣，利用逆磁致伸縮效應則可達到接收超聲波的目的：施加到磁致伸縮材料上的應變（性應力-超聲波作用力）將使處在外加磁場中的該材料其磁場的磁通密度發(fā)生變化（此即所謂磁彈性效應），從而使位于該材料表面上的檢測線圈中將因磁通密度變化而產(chǎn)生感應電勢，可以用作磁彈性效應的信號，達到接收超聲波的效果（注意磁場方向應和應力方向-超聲波產(chǎn)生的質(zhì)點振動方向一致）。

超聲波流量計