超聲波流量計探頭及換能器原理  六十三

§4.4 磁致伸縮換能器的主要工程設計概念

本節的目的是介紹在設計磁致伸縮換能器時的主要考慮因素。對于具體的應用對象還有許多需考慮的因素與條件，在此未予述及。

一.輻射極限比聲功率

這是在設計磁致伸縮換能器時必須首先考慮的因素，它是指在最佳條件下能由換能器輻射面的單位面積上獲得的最大可能功率值。這里只討論迭片式窗形換能器的情況，因為其他如桿形、管形等換能器通常損耗很大而難以獲得大的輸出功率，故不予討論。

我們先從單腿換能器的情況入手，見圖4.18：

單腿換能器的輻射極限比聲功率為：PH’=φ1φ2PH/S式中PH為以負載匹配最佳，磁致伸縮特性獲得最充分利用的條件下單腿換能器的總輻射功率；φ1為不均勻系數，這是由于磁通密度在腿橫截面上不均勻分布引起的（趨膚效應及材料本身不均勻性所致），它被用于描述磁致伸縮力沿腿截面不均勻分布的情況。φ1涉及單層迭片厚度γ和迭合后的整體深度d。γ越小，即單個迭片厚度越小（越薄），則在此層厚度中渦流去磁作用越小。因此，γ應越小越好（取決于加工工藝條件和工藝水平）。

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