超声波流量计探头及换能器原理  九十二

超声检测技术中主要应用的是厚度振动模式，以Nt为常用的重要参数，其谐振频率：f=（K/4π2M）1/2基频谐振时f=（1/2t）（c/ρ）1/2=C/2t 其中：K=n2（π2/2）（cA/t）；M=ρtA/2；W=K/M=2πf（圆频率）式中：A为压电晶片面积；t为压电晶片厚度；n为倍频振动的倍数，当取基频振动时n=1；ρ为压电体密度；c为压电体沿振动方向轴的弹性常数；C为压电晶体中的声速（在厚度振动模式的情况下即是晶体中的纵波速度CL）。

根据C=λf（λ为波长），可知压电晶体以基频作厚度谐振时的厚度t=λ/2，由此可以确定某一基频谐振的压电晶片厚度。

例1：已知钛酸钡Nt=2520Hz·m，欲制作中心频率为2.5MHz的压电晶片，其晶片厚度应为多少？

解：Nt=2520Hz·m=2.52x106Hz·mm，且f=2.5MHz=2.5x106Hz，则t=Nt/f=1.008mm

例2：已知锆钛酸铅(PZT-5A)的CL=3780m/s，欲制作中心频率为5MHz的压电晶片，其晶片厚度应为多少？

解：CL=3780m/s=3.78x106mm/s，且f=5MHz=5x106Hz=5x106/s，λ=C/f，则t=λ/2=C/2f=0.378mm

超声波流量计