超聲波流量計探頭及換能器原理  二十八

三.機電等效類比圖

根據(jù)：U感=i（Zo+Ze） 和 F=Bil+V（Zm+Zr）

我們可以把接收換能器的電學(xué)部分與機械振動部分聯(lián)系起來得到圖2.5所示的機電等效類比圖：即U感/V=BlV/V=Bl/1圖2.5與前面的圖2.1幾乎是相同的，不同之處只是用負(fù)載阻抗Ze把原來的開路狀態(tài)閉合起來。如果說，在作為發(fā)射換能器時的電源內(nèi)阻抗恰好等于接收換能器的負(fù)載阻抗，則兩圖就完全相同了。這說明了發(fā)射換能器與接收換能器的可逆性反映在機電等效類比圖上也是可逆的。

這里把力F與電流i類比，振動速度V與電壓U類比，故仍然是導(dǎo)納型類比。

四.電動式接收換能器的開路接收靈敏度

開路接收靈敏度的定義是指線圈兩端的開路電壓（感應(yīng)電勢）與換能器所在處自由聲場壓力（聲壓）之比：Mu=｜U感/Po｜接收靈敏度的高低反映電動式接收換能器把聲壓信號轉(zhuǎn)換成電信號的能力。

U感=BlV為一有限值，在Ze→∞時有i→0，因此F=Bil+V（Zm+Zr）可以改寫成：F/Bl=BlV/[（Bl）2/（Zm+Zr）]，則圖2.5可改成圖2.6的形式：

圖2.6是把圖2.5中機械振動部分反映到電學(xué)部分，此時的開路電壓為：

U感=BlV=BlF/（Zm+Zr）=BlγPoS/（Zm+Zr）∵開路時F=V（Zm+Zr） 即V=F/（Zm+Zr） ∵F=γPoS ∴開路接收靈敏度為：Mu=BlγS/（Zm+Zr）由此可知，開路接收靈敏度僅與機械振動系統(tǒng)的機械阻抗相關(guān)而與電阻抗無關(guān)，它隨聲波的頻率而改變。最大接收靈敏度應(yīng)發(fā)生在機械諧振頻率之時，即：當(dāng)ωo=1/[（Mm+Ms）Cm]1/2時有最大接收靈敏度：

Mumax=BlγS/（Rm+Rs）=BlγSη聲/Rs [η聲=Rs/（Rm+Rs）]為了提高電動式接收換能器的接收靈敏度，顯然加大換能器接收面積S和增大Bl值是比較有利的（但增大Bl導(dǎo)致機械力阻抗Zm加大，接收器頻率響應(yīng)降低），此時也將增大了聲場畸變系數(shù)γ，亦即失真度增加。此外，設(shè)法提高機電轉(zhuǎn)換效率η聲也是一個提高靈敏度的途徑，要注意前提是在Rs相對一定（輻射聲阻，這是對傳聲介質(zhì)而言的）。

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