超声波流量计探头及换能器原理  一二七

以电导为横坐标，电纳为纵坐标，在此坐标系中动态导纳随频率而变化的曲线近似为一个圆，称为导纳圆，如图6.9所示。

图6.9 导纳圆

9可以看出最大导纳Ym时的fm，最小导纳Yn时的fn、fr与fa（导纳呈电导性，与fr对应的电阻为Rr，与fn对应的电阻为Ra），并有fm＜fs＜fr和fn

＞fp＞fa。如果等效电阻R较小，则作为初步近似，可认为：fm≈fs≈fr，fn≈fp≈fa，即取R=0时的值。对于中、高阻尼探头的换能器，其机械损耗相当大，此时应使用下面的关系式：

fm≈fs[1-（1/2M2γ）]

fn≈fp[1+（1/2M2γ）]

fr≈fs[1+（1/2M2γ）]

fa≈fp[1-（1/2M2γ）]

式中：M=Qm/γ=1/2πfsC0R γ=C0/C

使用导纳电桥可以实测压电换能器的导纳圆，换能器的导纳圆是很有用的，例如可在圆上查出频率fs及其导纳（或阻抗）数据，供换能器的调谐和匹配之用，又如从等效电路可看出换能器的效率为：η=RmR/R=1-（Rmi/R）测出在实际负载条件下的导纳圆，其直径d即等于1/R，再测出空载时的导纳圆，其直径d0等于1/Rmi，就可计算出效率：η=1-（d/d0）

超声波流量计