聲波換能器是一種能把高頻電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的一種裝置,一般有磁致伸縮式和壓電陶瓷式。電源輸出到超聲波發(fā)生器,再到聲波換能器,一般還要經(jīng)過(guò)超聲波導(dǎo)出、接收裝置便可以產(chǎn)生超聲波了。溫度的變化將改變換能器的參數(shù)(溫度升高,諧振頻率降低,靜態(tài)電容增大,阻抗減小),在設(shè)計(jì)使用到換能器時(shí)都將考慮到溫度的影響。
1、溫度對(duì)聲波換能器諧振頻率的影響。對(duì)于壓電陶瓷來(lái)說(shuō),由于線膨脹系數(shù)與密度溫度系數(shù)的系數(shù)都為負(fù)值,所以當(dāng)工作溫度升高時(shí),換能器諧振頻率會(huì)下降。因此換能器的頻率隨溫度變化主要是由于彈性常數(shù)隨溫度變化導(dǎo)致的,而線膨脹引起的換能器尺寸變化對(duì)頻率影響是次要的。
2、溫度對(duì)聲波換能器的靜態(tài)電容的影響。換能器的靜態(tài)電容為公式,其換能器靜態(tài)電容的大小與壓電陶瓷的厚度t、直徑a以及恒應(yīng)變的介電常數(shù)分量有關(guān)。式中由于壓電換能器剛性受夾,所以振子直徑的溫度系數(shù)幾乎不變,而振子的線膨脹系數(shù)比介電常數(shù)分量的溫度系數(shù)小很多。隨著工作溫度升高,介電常數(shù)變大,因此換能器的靜態(tài)電容增大。
3、溫度對(duì)聲波換能器諧振阻抗的影響。超聲波換能器的諧振阻抗由于溫度變化導(dǎo)致介電隔離率與彈性常數(shù)分量隨著溫度升高而增大,工作頻率 f 隨著溫度增加而減小,靜態(tài)電容隨著溫度升高而變大。因此換能器的阻抗Z 隨著溫度升高而減小。