超聲波流量計探頭及換能器原理  九十二

超聲檢測技術中主要應用的是厚度振動模式，以Nt為常用的重要參數，其諧振頻率：f=（K/4π2M）1/2基頻諧振時f=（1/2t）（c/ρ）1/2=C/2t 其中：K=n2（π2/2）（cA/t）；M=ρtA/2；W=K/M=2πf（圓頻率）式中：A為壓電晶片面積；t為壓電晶片厚度；n為倍頻振動的倍數，當取基頻振動時n=1；ρ為壓電體密度；c為壓電體沿振動方向軸的彈性常數；C為壓電晶體中的聲速（在厚度振動模式的情況下即是晶體中的縱波速度CL）。

根據C=λf（λ為波長），可知壓電晶體以基頻作厚度諧振時的厚度t=λ/2，由此可以確定某一基頻諧振的壓電晶片厚度。

例1：已知鈦酸鋇Nt=2520Hz·m，欲制作中心頻率為2.5MHz的壓電晶片，其晶片厚度應為多少？

解：Nt=2520Hz·m=2.52x106Hz·mm，且f=2.5MHz=2.5x106Hz，則t=Nt/f=1.008mm

例2：已知鋯鈦酸鉛(PZT-5A)的CL=3780m/s，欲制作中心頻率為5MHz的壓電晶片，其晶片厚度應為多少？

解：CL=3780m/s=3.78x106mm/s，且f=5MHz=5x106Hz=5x106/s，λ=C/f，則t=λ/2=C/2f=0.378mm

超聲波流量計