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溫度對超聲波換能器性能的影響

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發表時間:2018-10-27 18:43網址:http://www.thisweekendsmovies.com/h-nd-536.html

  我們都知道超聲波換能器的主要參數有:諧振頻率、反諧振頻率、諧振阻抗、反諧振阻抗、輸出幅值、靜態電容等。

  在平時使用換能器的時候,除了超聲波換能器有自身損耗的影響外,很可能使用場合出現在室內或室外,換能器工作的環境溫度不定,造成了換能器的性能也是不定。下面就溫度對超聲波換能器的影響說一說:

1、   溫度對超聲波換能器諧振頻率的影響。

根據上文可知換能器的最佳工作頻率為其頻率 f 的大小與換能器的厚度t、壓電陶瓷的密度ρ以及恒電位移的彈性常數 分量有關。對于壓電陶瓷頻率與溫度關系通常用頻率溫度穩定性來表示,其公式如下:

式中 t——壓電陶瓷振子厚度;

ρ——表示壓電陶瓷材料密度;

——表示壓電陶瓷材料恒電位移彈性常數 分量;

對于壓電陶瓷來說,由于線膨脹系數與密度溫度系數的系

數都為負值,所以當工作溫度升高時,換能器諧振頻率會下降。因此換能器的頻

率隨溫度變化主要是由于彈性常數隨溫度變化導致的,而線膨脹引起的換能器尺

寸變化對頻率影響是次要的。



溫度對超聲波換能器的影響

2、溫度對超聲波換能器的靜態電容的影響。

換能器的靜態電容為 其換能器靜態電容

的大小與壓電陶瓷的厚度t、直徑a以及恒應變的介電常數分量有關。


式中。由于壓電換能器剛性受夾,所以振子直徑的溫度系數幾乎不變,而振子的線膨脹系數比介電常數分量的溫度系數小很多。因此靜態電容與溫度的關系至于壓電材料的介電常數有關。隨著工作溫度升高,介電常數變大,因此換能器的靜態電容增大。

2、   溫度對超聲波換能器諧振阻抗的影響。

  超聲波換能器的諧振阻抗由于溫度變化導致介電隔離率與彈性常數分量隨著溫度升高而增大,工作頻率 f 隨著溫度增加而減小,靜態電容隨著溫度升高而變大。因此換能器的阻抗Z 隨著溫度升高而減小。

  總之溫度的變化將改變換能器的參數(溫度升高,諧振頻率降低,靜態電容增大,阻抗減?。?,在設計使用到換能器時都將考慮到溫度的影響,進行補償。


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