超声波流量计探头及换能器原理  六十五

换能器有效振动的机械效率为：ηm=Rs/（Rm+Rs）=n/（1+n） （令n=Rs/Rm）显然，若负载阻抗小，使ηm变小，则能量被转换成热而损耗的量就大，换能器的发热情况将趋于严重。因此，在设计磁致伸缩换能器时，必须考虑应用对象（负载）的情况以及在实际使用中要严格禁止空载运行（因为对于空气的情况下是最小负载阻抗的状态）。

此外，考虑到换能器辐射声波时，负载对声波有反射，从而使一部分能量被反射回来，因此引入负载的实际功率应当是：

PH1=PH{1-[（n-1）/（n+1）]2} 或者 PH1/PH=4n/（1+n）2=4RsRm/（Rm+Rs）2在实际应用中计算换能器单位面积上的辐射极限比声功率时，可以使用下述实用公式：PH1’=0.063C2Zδm2Qx10-7（W/cm2）（这是对水辐射而言的）式中：C为声速；δm为最大相对伸长；Z为材料声阻抗；Q为材料的品质因素，并且有：Q=1.57Z/Rn’Rn’的数值与换能器材料的物理特性有关，特别是与薄片制造工艺和后续处理方法有关，而且还难以测量，在实际应用中可以通过测定谐振频率和（-3dB）频带宽度来确定Q值并反过来确定Rn’例题：已知Fe30Co70材料制作的单腿换能器，其相对伸长δ=△h/h=（8～130）x10-6，声阻抗Z=43.5x105g/cm2s，声速C=5.3Km/s，求辐射极限比声功率。

超声波流量计