超声波流量计探头及换能器原理  二十五

根据前面所述：U感=（Bl）2·i/（Zm+Zr），我们还可以采用另一种方式把图2.1中的机械部分反映到电学部分中去，得到如图2.2所示的等效电路图：

由于机械振动的力阻抗使得电路部分中相当于附加了一个（Bl）2/（Zm+Zr）的电阻抗。

同样，根据：U外=iZo+BlV，还可以改写成：V=（U外/Bl）-[Zo（Bli）/（Bl）2]如图2.3所示，从而把电学部分反映到机械部分中去。

四.电动式发射换能器的功率和效率

根据Zm=Rm+jωMm+（1/jωCm）和Zr=Rs+jωMs，我们可以把图2.2中的机械振动阻抗改写成：（Bl）2/（Zm+Zr）= （Bl）2（Zm+Zr）/（Zm+Zr）2= （Bl）2/（Zm+Zr）2{（Rm+Rs）+jω（Mm+Ms）+（1/jωCm）}= （Bl）2/（Zm+Zr）2{（Rm+Rs）+jω（Mm+Ms）-（j/ωCm）}= （Bl）2/（Zm+Zr）2{（Rm+Rs）+j[ω（Mm+Ms）-（1/ωCm）]}= Rdm+Rds+jXd式中：

Rdm=（Bl）2·Rm/（Zm+Zr）2 --机械阻

Rds=（Bl）2·Rs/（Zm+Zr）2 --声阻

Xd=（Bl）2·[ω（Mm+Ms）-（1/ωCm）]/（Zm+Zr）2 --机械感抗

于是可以把图2.2改成图2.4的形式：

电源供给发射换能器的总能量Ui将分配给电路系统和机械振动系统，电路系统获得的能量i2Zo中因有纯电阻存在而导致一部分有功损耗。机械振动系统获得的能量则为i2（Rdm+Rds），这是有功功率，其中只有i2Rds转变为声能，而i2Rdm则是机械振动系统的有功损耗。

超声波流量计