超声波流量计探头及换能器原理  八

5.电磁-声换能器（又称涡流-声换能器）：利用电动力学法在导电金属中产生超声波的装置， 将通有交变电流的激磁线圈至于导电金属之上，线圈产生的交变磁场作用于导电金属并感应出涡电流，该涡流位于另一外加恒磁场（如永久磁铁或直流电磁铁）中时，带电质点在磁场中流动时受到垂直于磁场方向和质点运动方向的力-洛伦兹力作用而发生位移，从而激发出超声波，视作用力的分力方向（水平分量与垂直分量）可以同时激发出纵波与横波，其频率与通入交变电流的频率相同。这种方法又称重叠磁场法，Bz为方向平行与板面的磁感应强度，Br为方向垂直与板面的磁感应强度；g为涡流的电流密度，它与输入电流方向相反。根据右手定则可确定洛伦兹力F的方向在（a）中垂直于Bz与g的平面（垂直于板面）--激发纵波，在（b）中垂直于Br与g的平面（平行于板面）--激发横波。根据电磁感应原理，在感应磁场B中作用于以速度V移动的电荷e上的力F（即洛伦兹力）有：F～eVB。当把通有交变电流i的线圈置于导电体上时，导电体中的微小体积元dV中感应出以e和V确定的电流密度为g的涡电流。因此：F～gB，矢量g、B和F相互垂直且g与i反向（注意，由于交变电流存在趋肤效应，故dV应是靠近导电体的表面）。

超声波流量计