超声波流量计探头及换能器原理  六十三

§4.4 磁致伸缩换能器的主要工程设计概念

本节的目的是介绍在设计磁致伸缩换能器时的主要考虑因素。对于具体的应用对象还有许多需考虑的因素与条件，在此未予述及。

一.辐射极限比声功率

这是在设计磁致伸缩换能器时必须首先考虑的因素，它是指在最佳条件下能由换能器辐射面的单位面积上获得的最大可能功率值。这里只讨论迭片式窗形换能器的情况，因为其他如杆形、管形等换能器通常损耗很大而难以获得大的输出功率，故不予讨论。

我们先从单腿换能器的情况入手，见图4.18：

单腿换能器的辐射极限比声功率为：PH’=φ1φ2PH/S式中PH为以负载匹配最佳，磁致伸缩特性获得最充分利用的条件下单腿换能器的总辐射功率；φ1为不均匀系数，这是由于磁通密度在腿横截面上不均匀分布引起的（趋肤效应及材料本身不均匀性所致），它被用于描述磁致伸缩力沿腿截面不均匀分布的情况。φ1涉及单层迭片厚度γ和迭合后的整体深度d。γ越小，即单个迭片厚度越小（越薄），则在此层厚度中涡流去磁作用越小。因此，γ应越小越好（取决于加工工艺条件和工艺水平）。

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