超声波流量计探头及换能器原理  二十八

三.机电等效类比图

根据：U感=i（Zo+Ze） 和 F=Bil+V（Zm+Zr）

我们可以把接收换能器的电学部分与机械振动部分联系起来得到图2.5所示的机电等效类比图：即U感/V=BlV/V=Bl/1图2.5与前面的图2.1几乎是相同的，不同之处只是用负载阻抗Ze把原来的开路状态闭合起来。如果说，在作为发射换能器时的电源内阻抗恰好等于接收换能器的负载阻抗，则两图就完全相同了。这说明了发射换能器与接收换能器的可逆性反映在机电等效类比图上也是可逆的。

这里把力F与电流i类比，振动速度V与电压U类比，故仍然是导纳型类比。

四.电动式接收换能器的开路接收灵敏度

开路接收灵敏度的定义是指线圈两端的开路电压（感应电势）与换能器所在处自由声场压力（声压）之比：Mu=｜U感/Po｜接收灵敏度的高低反映电动式接收换能器把声压信号转换成电信号的能力。

U感=BlV为一有限值，在Ze→∞时有i→0，因此F=Bil+V（Zm+Zr）可以改写成：F/Bl=BlV/[（Bl）2/（Zm+Zr）]，则图2.5可改成图2.6的形式：

图2.6是把图2.5中机械振动部分反映到电学部分，此时的开路电压为：

U感=BlV=BlF/（Zm+Zr）=BlγPoS/（Zm+Zr）∵开路时F=V（Zm+Zr） 即V=F/（Zm+Zr） ∵F=γPoS ∴开路接收灵敏度为：Mu=BlγS/（Zm+Zr）由此可知，开路接收灵敏度仅与机械振动系统的机械阻抗相关而与电阻抗无关，它随声波的频率而改变。最大接收灵敏度应发生在机械谐振频率之时，即：当ωo=1/[（Mm+Ms）Cm]1/2时有最大接收灵敏度：

Mumax=BlγS/（Rm+Rs）=BlγSη声/Rs [η声=Rs/（Rm+Rs）]为了提高电动式接收换能器的接收灵敏度，显然加大换能器接收面积S和增大Bl值是比较有利的（但增大Bl导致机械力阻抗Zm加大，接收器频率响应降低），此时也将增大了声场畸变系数γ，亦即失真度增加。此外，设法提高机电转换效率η声也是一个提高灵敏度的途径，要注意前提是在Rs相对一定（辐射声阻，这是对传声介质而言的）。

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