超聲波流量計探頭及換能器原理  三十七

五.討論

綜合電動式與電磁式換能器的情況，在考慮提高它們的發射聲功率時，顯然增大作用力F，減小力阻Rm是有利的（在輻射條件一定時，如輻射面積、傳聲介質一定，則輻射阻Rs已基本上為定值）。

對于電動式換能器有F=Bil，對于電磁式換能器有F=Φ2/μoSo=N2i2μoSo/4h2，因此，要提高F就必然要加大電流i或導線長度l（或者說線圈匝數N），這就必然導致線圈體積增大，從而增加振動部分的質量Mm和力阻Rm，而且，由于占據的空間加大又會影響到磁通量Φ或磁感應強度B。此外，為減小磁阻而減小空氣隙h的方法也同樣受到限制，因為作用力F增大的結果使振動膜片的振幅加大，因而h不能小于一定值。同理，加大輻射面積So也因隨之加大Mm、Rm等而受到限制。對

于鐵磁性材料，其B或Φ的增加受材料本身性能所限，而且在結構上減小Rm也是有限的。

綜合這些因素的考慮表明，電動式和電磁式換能器一般難以獲得較大的發射聲功率。

另外，從頻率方面來考慮，由于諧振頻率ωo受振動部分質量Mm的限制（ω=K/m，K為力勁，m為振動部分的質量），并且振動速度V亦因作用力的增大受限而影響其提高[V=F/（Zm+Zr）]，而Mm減小時也會導致F減小。因此，由于存在各種因素互相關聯的影響，使得電動式和電磁式換能器通常只適用于較低的頻率范圍（如音頻范圍）。

 超聲波流量計