超声波流量计传感器基本原理  七

 一些大型的数值分析软件, 如ANSYS等, 不仅可以分析换能器的振动模式和共振频率, 而且可以给出换能器任意位置及任意时刻的应力和应变状态以及位移分布, 非常适用于换能器的优化设计. 目前, 功率超声换能器的工作频率也从常用的较低频率( 如20kHz) , 发展到了较高频率(如几百千赫兹甚至兆赫兹数量级) , 如应用于硅片清洗的兆赫兹换能器和用于集成电路微点焊机的小型高频超声焊接机.

另外, 换能器的工作频率也从单一工作频率发展到了多个工作频率. 例如用于超声清洗中的复频换能器和宽频换能器等, 以及用于超声焊接中的双工作频率超声振动系统等. 单个换能器的功率容量也从几十瓦发展到几百瓦甚至几千瓦. 夹心式压电陶瓷超声换能器

在压电超声换能器的发展过程中, 压电材料的性能提高是关键. 据报道, 国内外的相关单位已研制出一类新的压电单晶材料( PMN􀀁PT 及PZN􀀁PT ), 其压电常数是现有的传统压电材料(如锆钛酸铅材料)的几倍乃至几十倍, 但这种材料的工作频率上限还需进一步提高. 可以预计, 这种材料一旦商品化, 换能器的功率容量以及振动位移将发生革命性的变化. 另外, 现有的压电陶瓷材料绝大部分都采用铅基的压电材料, 但是由于国际环境保护法的实施,对无铅压电材料的研制提高到了一个新的高度, 目前国内已有相当多的关于无铅压电陶瓷的研究报道, 但真正能用于功率超声换能器且和锆钛酸铅陶瓷材料相媲美的廉价的无铅压电陶瓷材料实际上不存在.

超声波流量计