超声波流量计传感器基本原理  四

 由于换能器的机械系统和电路系统是互相耦合的, 所以机械系统的振动会影响到电路的平衡,而电路的变化也会影响到机械系统的振动, 因此我们总是利用这些方程组分析、讨论换能器的工作特性.

由上述换能器的三组基本关系式, 可以对应地作出换能器三种形式的等效图. 第一种是等效机械图, 将换能器等效为一个纯机械系统的等效图; 第二种是把机械一边的元件和参量, 通过机电转换化为电路一边的元件和参量, 即把一个换能器等效为一个纯电路系统, 称此为等效电路图; 第三种称为等效机电图, 同时包含电路一边和机械一边的等效图. 利用这些等效图可以简便地求出换能器的若干重要的性能指标.

另外, 随着数值计算技术的发展以及新型换能器的研发, 数值计算方法在换能器的分析中获得了广泛的应用. 在超声换能器的设计过程中, 有限元计算方法得到了青睐, 其中最普遍的商用软件就是ANSYS. 其中与换能器设计有关的问题主要是结构分析、压电耦合分析、流体- 结构耦合分析, 有时还要用到电磁场分析、热分析等. 用ANSYS 设计分析换能器的突出优点是不受换能器结构及尺寸的限制, 可进行复杂结构换能器的设计. 利用有限元软件进行换能器的设计能方便地计算出换能器的谐振频率, 观察谐振时换能器各部分的位移分布, 得到换能器的导纳曲线、发射接收的频率响应曲线和指向性图, 还可进行换能器的结构优化.

超声波流量计