超声波流量计探头及换能器原理  三十七

五.讨论

综合电动式与电磁式换能器的情况，在考虑提高它们的发射声功率时，显然增大作用力F，减小力阻Rm是有利的（在辐射条件一定时，如辐射面积、传声介质一定，则辐射阻Rs已基本上为定值）。

对于电动式换能器有F=Bil，对于电磁式换能器有F=Φ2/μoSo=N2i2μoSo/4h2，因此，要提高F就必然要加大电流i或导线长度l（或者说线圈匝数N），这就必然导致线圈体积增大，从而增加振动部分的质量Mm和力阻Rm，而且，由于占据的空间加大又会影响到磁通量Φ或磁感应强度B。此外，为减小磁阻而减小空气隙h的方法也同样受到限制，因为作用力F增大的结果使振动膜片的振幅加大，因而h不能小于一定值。同理，加大辐射面积So也因随之加大Mm、Rm等而受到限制。对

于铁磁性材料，其B或Φ的增加受材料本身性能所限，而且在结构上减小Rm也是有限的。

综合这些因素的考虑表明，电动式和电磁式换能器一般难以获得较大的发射声功率。

另外，从频率方面来考虑，由于谐振频率ωo受振动部分质量Mm的限制（ω=K/m，K为力劲，m为振动部分的质量），并且振动速度V亦因作用力的增大受限而影响其提高[V=F/（Zm+Zr）]，而Mm减小时也会导致F减小。因此，由于存在各种因素互相关联的影响，使得电动式和电磁式换能器通常只适用于较低的频率范围（如音频范围）。

 超声波流量计