超聲波流量計探頭及換能器原理 三十四

四.電磁式發射換能器的功率與效率

我們可以把 F=nU=(Zm+Zr)V 改寫成：U=nV(Zm+Zr)/n2于是可以把圖3.2中力學量一方反映到電學量一方中去，得到圖3.3中（a）或（b）所示的等效電路圖:

在圖3.3中的各個量為：Zd=（Zm+Zr）/n2；Rd=（Rm+Rs）/n2；Ld=（Mm+Ms）/n2；Cd=n2Cm電磁式發射換能器的機械有功功率Pm應為電源消耗在機械等效阻抗Zd中Rd上的電能，即：

Pm=（nV）2Rd=[（nU）2/（Zm+Zr）2]（Rm+Rs）=[F2/（Zm+Zr）2]（Rm+Rs）里：nV=n2U/（Zm+Zr），F=nU由于機械阻抗Zm=Rm+jωMm+1/jωCm；聲輻射阻抗Zr=Rs+jωMs，他們是工作頻率ω的函數，故即便維持推動力F不變，機械有功功率仍將隨工作頻率ω變化，當工作頻率為機械系統的諧振頻率時，Pm將有最大值，即：

當ωo = [（Mm+Ms）Cm]-1/2 時，有Pm（max）= F2/（Rm+Rs）

此時的發射聲功率為：Pm聲=Pm（max）η聲 =[F2/（Rm+Rs）2]Rs （η聲=Pm聲/Pm（max）=Rs/Rm+Rs）或者：Pm（max）= [（nU）2/Rs]η聲 Pm聲=[（nU）2/Rs]η聲2考慮到 n=m/Zo =2B∥/jωNμo，可以看出，在Rm和Rs一定的情況下，增大極化磁場B∥對提高發射聲功率是有益的。

從F=Φ2/μoSo=N2i2μoSo/4h2中，也可以看到So的增加和h的減少都是有限的，而增加匝數N與電流i的乘積則是有利的。

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