超声波流量计探头及换能器原理  六十六

解：取最大相对伸长δm=130x10-6，则一端的最大相对伸长为:δm/2=6.5x10-5，PH1’=0.063C2Zδm2Qx10-7≈32.5Q(W/cm2)当Q为1～20时，PH1’=32.5～650W/cm2

实际上要明显提高PH1’是很困难的，这主要是因为换能器有大量的内损耗转变成热量，因此它的冷却是一个很重要的问题。在设计磁致伸缩换能器，特别是大功率换能器时，一个不可忽视的重要因素就是换能器冷却，在设计其结构时必须予以充分的考虑。

冷却方式可以有多种，例如对中小功率的换能器常常采用自然通风或强制风冷，对于大功率换能器则常采用铜管作导体绕制线圈（可用扁铜管以节省体积）并向管内通入一定压力的水或油进行循环强制冷却等等。

多腿式换能器的辐射极限比声功率有如下实用公式：PH1’=（0.063C2Zδm

2Qx10-7）/[1+（b/qh）] （W/cm2）式中：h为窗口高度，由谐振条件决定（见图4.19）；q=2u/（2u+a）；u为腿截面宽度构成磁回路的轭厚度b能允许的最小值应满足：b=u（B0+Bm）/BS’并且b«λ式中：BS’为导磁材料的饱和磁感应强度；B0、Bm分别为磁化的磁感应强度最佳值和磁感应交变分量的幅值。

窗口宽度a的大小决定于线圈绕组排列情况、冷却方式等，并且也与腿的数目有关。按理想条件考虑，应尽可能地减小窗口宽度以提高PH1’，因为影响品质因素Q值。

多腿换能器的输出极限功率有：PHn=PH1’AB式中：系数A=4（n-1）2u2（这里的n是指腿的数目）；B=[cos2（2πb/λ）]/[1+2（MH/MC）]（即与轭厚度b有关）MH/MC=2Wb/2（n-1）uh

超声波流量计