超聲波流量計探頭及換能器原理  八

5.電磁-聲換能器（又稱渦流-聲換能器）：利用電動力學法在導電金屬中產生超聲波的裝置， 將通有交變電流的激磁線圈至于導電金屬之上，線圈產生的交變磁場作用于導電金屬并感應出渦電流，該渦流位于另一外加恒磁場（如永久磁鐵或直流電磁鐵）中時，帶電質點在磁場中流動時受到垂直于磁場方向和質點運動方向的力-洛倫茲力作用而發生位移，從而激發出超聲波，視作用力的分力方向（水平分量與垂直分量）可以同時激發出縱波與橫波，其頻率與通入交變電流的頻率相同。這種方法又稱重疊磁場法，Bz為方向平行與板面的磁感應強度，Br為方向垂直與板面的磁感應強度；g為渦流的電流密度，它與輸入電流方向相反。根據右手定則可確定洛倫茲力F的方向在（a）中垂直于Bz與g的平面（垂直于板面）--激發縱波，在（b）中垂直于Br與g的平面（平行于板面）--激發橫波。根據電磁感應原理，在感應磁場B中作用于以速度V移動的電荷e上的力F（即洛倫茲力）有：F～eVB。當把通有交變電流i的線圈置于導電體上時，導電體中的微小體積元dV中感應出以e和V確定的電流密度為g的渦電流。因此：F～gB，矢量g、B和F相互垂直且g與i反向（注意，由于交變電流存在趨膚效應，故dV應是靠近導電體的表面）。

超聲波流量計