超声波流量计探头及换能器原理 九十五

对于一个压电换能器而言，它的Qm和Qe并不是常量，它们与工作频率、频带宽度、压电换能器的制作工艺、结构、辐射介质（负载）等有关。

在超声检测技术中应用的压电换能器上，当Qm太高时，容易使振子产生的振动波形过长（振铃现象），导致波形失真和分辨率降低，同样，Qe也并非越大越好。Qm和Qe的选择与确定应当根据实际需要情况决定。Q值大，意味着压电效应过程中能量消耗小，在大功率和高频应用或者纯发射功率应用的情况下能减少发热量，这是有利的一面。但是对于以检测为目的的换能器，Q值大则对展宽频带、改善波形、提高分辨率等都是不利的。此外，由于Q值的大小还随负载性质而改变（例如水浸探头、接触法探头所面临的负载介质是不同的），在设计换能器时还必须考虑到负载媒介的影响（辐射阻抗问题）。

[11]机电耦合系数K

这是从能量角度来考察压电材料的一个重要参量，它的定义是：

在正压电效应时，外电压E=0，有：K2=理想条件下储存于压电体中的电能/理想条件下输入到压电体中的总机械能或者说是：K2=引起电荷在连接的电极间移动的被转换的机械能/与施加应力相随的输入机械能在逆压电效应时，外应力τ=0，有：K2=理想条件下储存于压电体中的机械能/理想条件下输入到压电体中的总电能或者说是：K2=引起机械应变的被转换的电能/输入电能在压电晶体中同时存在弹性、介电性和压电性，它们同时发生作用。为此，需要引入这个物理量来统观这些特性，它表示机械能与电能之间耦合强弱的程度。

超声波流量计