超声波流量计探头及换能器原理  三十五

§3.3 电磁式接收换能器

电磁式接收换能器的工作过程是F→V→E→i，其工作过程可简述如下：

采用极化系统的电磁式接收换能器受到声波作用时，声波的声压推动振动膜片和衔铁振动，使空气隙h发生交变变化，引起磁路中的磁阻发生变化（R磁=2h/μoSo）。于是通过线圈的磁通量发生变化，在线圈两端产生交变的感应电势。如果线圈两端接上负载构成回路时，回路中的电流又反过来对感应电势有影响，这样线圈两端的输出电压既是衔铁位移的函数，也是线圈电流的函数。

一.电路状态方程

穿过线圈的磁通量的变化所产生的感应电势为：U感=-N（dΦ/dt），这与发射换能器的情况相比恰好相差一个负号，因此可以类似发射换能器的推导得到接收换能器的电路状态方程式：U感= -Zo·i + mV 或 i= -U/Zo + mV/Zo

二.机械振动方程

假定声波作用在振动膜片上的声压为Po，声场畸变系数γ，振动膜片的面积So，则声波在振动膜片上的作用力为：F=Po·γ·So

这是振动膜片所受到的第一项作用力，还有一项是由感应电势产生的反作用力，它对衔铁作用的方向总是企图反抗线圈内磁通的改变，即与声压作用力是反方向的。上述两项的合力应与第三项--机械振动惯性力与声阻力相平衡，由此可以得到机械振动方程：（Zm+Zr）V = Po·γ·So - nU

等号左边为机械振动系统的平衡力，等号右边第一项为声波作用力，第二项为电磁平衡力（即F=nU）。

超声波流量计