超聲波流量計傳感器基本原理  七

 一些大型的數值分析軟件, 如ANSYS等, 不僅可以分析換能器的振動模式和共振頻率, 而且可以給出換能器任意位置及任意時刻的應力和應變狀態以及位移分布, 非常適用于換能器的優化設計. 目前, 功率超聲換能器的工作頻率也從常用的較低頻率( 如20kHz) , 發展到了較高頻率(如幾百千赫茲甚至兆赫茲數量級) , 如應用于硅片清洗的兆赫茲換能器和用于集成電路微點焊機的小型高頻超聲焊接機.

另外, 換能器的工作頻率也從單一工作頻率發展到了多個工作頻率. 例如用于超聲清洗中的復頻換能器和寬頻換能器等, 以及用于超聲焊接中的雙工作頻率超聲振動系統等. 單個換能器的功率容量也從幾十瓦發展到幾百瓦甚至幾千瓦. 夾心式壓電陶瓷超聲換能器

在壓電超聲換能器的發展過程中, 壓電材料的性能提高是關鍵. 據報道, 國內外的相關單位已研制出一類新的壓電單晶材料( PMN􀀁PT 及PZN􀀁PT ), 其壓電常數是現有的傳統壓電材料(如鋯鈦酸鉛材料)的幾倍乃至幾十倍, 但這種材料的工作頻率上限還需進一步提高. 可以預計, 這種材料一旦商品化, 換能器的功率容量以及振動位移將發生革命性的變化. 另外, 現有的壓電陶瓷材料絕大部分都采用鉛基的壓電材料, 但是由于國際環境保護法的實施,對無鉛壓電材料的研制提高到了一個新的高度, 目前國內已有相當多的關于無鉛壓電陶瓷的研究報道, 但真正能用于功率超聲換能器且和鋯鈦酸鉛陶瓷材料相媲美的廉價的無鉛壓電陶瓷材料實際上不存在.

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