聲波換能器有壓電陶瓷換能器和磁致伸縮換能器兩種類型應(yīng)用于功率超聲應(yīng)用。壓電陶瓷超聲換能器很早就進(jìn)入了人們的研究視野,它制作方便,可操控強(qiáng),靈敏度高,機(jī)電耦合性好?;趬弘娞沾砷_發(fā)的換能器包括功率超聲換能器和檢測(cè)超聲換能器。壓電換能器,它的核心部件就是壓電晶片。壓電晶片可以在壓力的作用下發(fā)生形變,從而導(dǎo)致晶片本身發(fā)生極化,在晶片表面出現(xiàn)正負(fù)束縛電荷,此效應(yīng)為壓電效應(yīng)。并且,壓電效應(yīng)具有可逆性,即對(duì)晶片施加電壓后會(huì)發(fā)生形變。
1.發(fā)揮效用的方式不同。每個(gè)設(shè)計(jì)以不同的方式執(zhí)行此操作。磁致伸縮換能器實(shí)質(zhì)上是由重鎳或合金芯制成的電磁體,其上纏繞有導(dǎo)線。當(dāng)電流通過(guò)電線產(chǎn)生脈沖時(shí),磁芯將以與超聲波發(fā)生器的輸出頻率匹配的頻率振動(dòng),從而使超聲波設(shè)備發(fā)揮功用。壓電換能器是由鋯鈦酸鉛之類的壓電材料制成的。鋯鈦酸鉛是一種常見(jiàn)的壓電材料,當(dāng)提供適當(dāng)?shù)念l率和電壓時(shí)會(huì)相應(yīng)地膨脹和收縮。與磁致伸縮換能器的50-60%的電效率相比,壓電陶瓷換能器可提供95%+的電效率。
2.頻率范圍不同。典型的超聲頻率范圍為20至200 kHz。為磁致伸縮系統(tǒng)選擇超聲波頻率很容易,因?yàn)樗倪x擇非常有限。由于磁致伸縮換能器的物理尺寸限制,其固有地受限于以低于約30 kHz的頻率工作。壓電換能器在此范圍內(nèi)不受頻率限制。
3.能源效率不同。壓電換能器效率非常高,因?yàn)橐徊骄蛯㈦娔苤苯愚D(zhuǎn)換成機(jī)械能。將功率直接施加到壓電活性陶瓷會(huì)導(dǎo)致其改變形狀并產(chǎn)生聲波。磁致伸縮換能器的設(shè)計(jì)導(dǎo)致它的效率較低。磁致伸縮系統(tǒng)依靠電能到磁能然后再?gòu)拇拍艿綑C(jī)械的雙重轉(zhuǎn)換來(lái)產(chǎn)生聲波。