超聲波流量計傳感器基本原理  十五

5. 新型超聲換能器

5. 1 大功率管狀超聲輻射器

Fre i首次提出了一種用于超聲清洗的新型超聲波換能器管狀換能器( Tube resonators) ,它由一個普通縱向振動換能器和一個圓管連接而成, 圓管受換能器激勵并將縱向振動轉化為徑向振動向周圍液體輻射超聲波. 圓管可為實心也可為空心, 其長度為振子工作時所對應半波長利用輻射力法測量超聲換能器的聲功率的整數倍. 由于該管狀換能器沿管體均能輻射超聲波, 故其輻射面積較普通夾心式換能器大很多, 而且它通過徑向振動向周圍輻射聲能, 所以產生的聲場也比較均勻. 后來, W alter等人對管形振子進行了改進, 通過在圓管兩端使用兩個縱向振動換能器同時激勵, 從而更有效地將縱向振動轉化為徑向振動, 并稱這種振子為推拉換能器( Push- Pull transducers),其結構如圖6( b)所示, 它和圖6( a)所示管狀換能器的結構相似, 不同的是此時圓管兩端均有縱振換能器激勵, 兩個換能器通過內部導線相連接, 最后經引線連接到超聲電源. 當圓管長度為振子工作時所對應半波長的奇數倍時, 兩個縱振換能器需同相激勵; 相反, 當圓管長度為半波長的偶數倍時, 兩端的換能器需反相激勵. 目前, 瑞士TELSON IC、美國CREST等公司均推出了該類換能器的系列化產品,工作頻率有20kHz、25kH z、30kH z、40kH z, 輸出功率最高達2000W, 振子最長近1. 5m. 我國也有單位于近年研制成功了此類管狀換能器.

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