超声波流量计传感器基本原理  十五

5. 新型超声换能器

5. 1 大功率管状超声辐射器

Fre i首次提出了一种用于超声清洗的新型超声波换能器管状换能器( Tube resonators) ,它由一个普通纵向振动换能器和一个圆管连接而成, 圆管受换能器激励并将纵向振动转化为径向振动向周围液体辐射超声波. 圆管可为实心也可为空心, 其长度为振子工作时所对应半波长利用辐射力法测量超声换能器的声功率的整数倍. 由于该管状换能器沿管体均能辐射超声波, 故其辐射面积较普通夹心式换能器大很多, 而且它通过径向振动向周围辐射声能, 所以产生的声场也比较均匀. 后来, W alter等人对管形振子进行了改进, 通过在圆管两端使用两个纵向振动换能器同时激励, 从而更有效地将纵向振动转化为径向振动, 并称这种振子为推拉换能器( Push- Pull transducers),其结构如图6( b)所示, 它和图6( a)所示管状换能器的结构相似, 不同的是此时圆管两端均有纵振换能器激励, 两个换能器通过内部导线相连接, 最后经引线连接到超声电源. 当圆管长度为振子工作时所对应半波长的奇数倍时, 两个纵振换能器需同相激励; 相反, 当圆管长度为半波长的偶数倍时, 两端的换能器需反相激励. 目前, 瑞士TELSON IC、美国CREST等公司均推出了该类换能器的系列化产品,工作频率有20kHz、25kH z、30kH z、40kH z, 输出功率最高达2000W, 振子最长近1. 5m. 我国也有单位于近年研制成功了此类管状换能器.

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