超聲波流量計探頭及換能器原理  一零九

一.伸縮振動（見圖6.1）

圖6.1 伸縮振動的各模式示意圖

外加電場方向與壓電振子極化方向相同，振子的振動方向與激勵聲波傳播的方向也相同，這類振動模式稱為伸縮振動。

顯然，這種振動模式激發(fā)出的是縱波，即媒質(zhì)中質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向相同。伸縮振動可以細分為：

1.橫向長度伸縮型振動

棒狀壓電振子（可以是圓或矩形、方形截面，或者是長條薄片）沿長度（軸向）方向振動，而振子的極化方向與振動方向垂直。這種振動的特性與機電耦合系數(shù)K31相關，多用于較低的振動頻率（50-200KHz）。

橫向長度伸縮型振動的條件要求振子長度遠大于振子的半徑（或截面尺寸），否則會產(chǎn)生復雜的振動耦合干擾，它的基頻諧振頻率為：

fr=（1/2l）（ρSE11）1/2反諧振頻率為：fa=（1/2l）（ρSD33）-1/2式中：ρ為材料密度；l為振子長度；SE11和SD33均為彈性柔順常數(shù)。

根據(jù)頻率常數(shù)，我們可以得出某材料壓電振子作橫向長度伸縮振動時的諧振頻率：f=Nl/l式中Nl為橫向長度伸縮振動的頻率常數(shù)。

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