超聲波流量計探頭及換能器原理  二十五

根據前面所述：U感=（Bl）2·i/（Zm+Zr），我們還可以采用另一種方式把圖2.1中的機械部分反映到電學部分中去，得到如圖2.2所示的等效電路圖：

由于機械振動的力阻抗使得電路部分中相當于附加了一個（Bl）2/（Zm+Zr）的電阻抗。

同樣，根據：U外=iZo+BlV，還可以改寫成：V=（U外/Bl）-[Zo（Bli）/（Bl）2]如圖2.3所示，從而把電學部分反映到機械部分中去。

四.電動式發射換能器的功率和效率

根據Zm=Rm+jωMm+（1/jωCm）和Zr=Rs+jωMs，我們可以把圖2.2中的機械振動阻抗改寫成：（Bl）2/（Zm+Zr）= （Bl）2（Zm+Zr）/（Zm+Zr）2= （Bl）2/（Zm+Zr）2{（Rm+Rs）+jω（Mm+Ms）+（1/jωCm）}= （Bl）2/（Zm+Zr）2{（Rm+Rs）+jω（Mm+Ms）-（j/ωCm）}= （Bl）2/（Zm+Zr）2{（Rm+Rs）+j[ω（Mm+Ms）-（1/ωCm）]}= Rdm+Rds+jXd式中：

Rdm=（Bl）2·Rm/（Zm+Zr）2 --機械阻

Rds=（Bl）2·Rs/（Zm+Zr）2 --聲阻

Xd=（Bl）2·[ω（Mm+Ms）-（1/ωCm）]/（Zm+Zr）2 --機械感抗

于是可以把圖2.2改成圖2.4的形式：

電源供給發射換能器的總能量Ui將分配給電路系統和機械振動系統，電路系統獲得的能量i2Zo中因有純電阻存在而導致一部分有功損耗。機械振動系統獲得的能量則為i2（Rdm+Rds），這是有功功率，其中只有i2Rds轉變為聲能，而i2Rdm則是機械振動系統的有功損耗。

超聲波流量計