超聲波流量計傳感器基本原理  四

 由于換能器的機械系統和電路系統是互相耦合的, 所以機械系統的振動會影響到電路的平衡,而電路的變化也會影響到機械系統的振動, 因此我們總是利用這些方程組分析、討論換能器的工作特性.

由上述換能器的三組基本關系式, 可以對應地作出換能器三種形式的等效圖. 第一種是等效機械圖, 將換能器等效為一個純機械系統的等效圖; 第二種是把機械一邊的元件和參量, 通過機電轉換化為電路一邊的元件和參量, 即把一個換能器等效為一個純電路系統, 稱此為等效電路圖; 第三種稱為等效機電圖, 同時包含電路一邊和機械一邊的等效圖. 利用這些等效圖可以簡便地求出換能器的若干重要的性能指標.

另外, 隨著數值計算技術的發展以及新型換能器的研發, 數值計算方法在換能器的分析中獲得了廣泛的應用. 在超聲換能器的設計過程中, 有限元計算方法得到了青睞, 其中最普遍的商用軟件就是ANSYS. 其中與換能器設計有關的問題主要是結構分析、壓電耦合分析、流體- 結構耦合分析, 有時還要用到電磁場分析、熱分析等. 用ANSYS 設計分析換能器的突出優點是不受換能器結構及尺寸的限制, 可進行復雜結構換能器的設計. 利用有限元軟件進行換能器的設計能方便地計算出換能器的諧振頻率, 觀察諧振時換能器各部分的位移分布, 得到換能器的導納曲線、發射接收的頻率響應曲線和指向性圖, 還可進行換能器的結構優化.

超聲波流量計