超聲波流量計探頭及換能器原理 九十五

對于一個壓電換能器而言，它的Qm和Qe并不是常量，它們與工作頻率、頻帶寬度、壓電換能器的制作工藝、結構、輻射介質（負載）等有關。

在超聲檢測技術中應用的壓電換能器上，當Qm太高時，容易使振子產生的振動波形過長（振鈴現象），導致波形失真和分辨率降低，同樣，Qe也并非越大越好。Qm和Qe的選擇與確定應當根據實際需要情況決定。Q值大，意味著壓電效應過程中能量消耗小，在大功率和高頻應用或者純發射功率應用的情況下能減少發熱量，這是有利的一面。但是對于以檢測為目的的換能器，Q值大則對展寬頻帶、改善波形、提高分辨率等都是不利的。此外，由于Q值的大小還隨負載性質而改變（例如水浸探頭、接觸法探頭所面臨的負載介質是不同的），在設計換能器時還必須考慮到負載媒介的影響（輻射阻抗問題）。

[11]機電耦合系數K

這是從能量角度來考察壓電材料的一個重要參量，它的定義是：

在正壓電效應時，外電壓E=0，有：K2=理想條件下儲存于壓電體中的電能/理想條件下輸入到壓電體中的總機械能或者說是：K2=引起電荷在連接的電極間移動的被轉換的機械能/與施加應力相隨的輸入機械能在逆壓電效應時，外應力τ=0，有：K2=理想條件下儲存于壓電體中的機械能/理想條件下輸入到壓電體中的總電能或者說是：K2=引起機械應變的被轉換的電能/輸入電能在壓電晶體中同時存在彈性、介電性和壓電性，它們同時發生作用。為此，需要引入這個物理量來統觀這些特性，它表示機械能與電能之間耦合強弱的程度。

超聲波流量計