超聲波流量計探頭及換能器原理  十六

五.品質因素Q

這是對單自由度的機械或電學系統共振尖銳度或頻率選擇性的度量，有機械品質因素Qm和電學品質因素Qe兩類。特別要指出，機械品質因素Qm是換能器諧振特性、頻帶寬度或阻尼的一個量度，尤其是阻尼對換能器的工作狀態有非常密切的關系。Qm對換能器產生的波形和接收時的響應曲線等有著重要的影響。機械品質因素Qm的定義為：Qm=ω0M/Rm=π/δ≈f0/△f式中：ω0-諧振時的角頻率，即ω=2πf0；f0-機械共振頻率；△f-頻帶寬度，它等于圖1.6中的（f2-f1），這里的f1和f2分別是低于和高于f0的頻率，在該頻率處速度振幅將下降到它的極大值（諧振點）的1/（21/2），即20lg1/（21/2）=3dB；M-振動系統的等效質量，這在通常是把換能器當作具有分布常數來進行測定的；Rm-換能器機械阻抗的力阻分量，它相當于換能器中的能量消耗；δ-這是一個作自由振動但有阻尼的換能器的對數減縮，它等于Rm/2f0M對于Qm大的換能器，其頻帶寬度窄，在諧振頻率點上有較高的靈敏度，即諧振峰尖銳，一個短促的電脈沖就能使高Qm值的發射換能器有一個較長持續時間的“振鈴”存在（就像敲鑼，擊一下就會響一陣，然而在檢測技術應用中則不希望出現這種“振鈴”干擾），或者，在接收時會因“濾波”作用（即截止頻率范圍窄）而使輸出的電信號不能準確代表真實的寬頻帶超聲脈沖（同樣以敲鑼為例--擊一下馬上用手捂住鑼面，則鑼聲短促即止）。

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