Question

何谓超声波换能器的共振状态？为什么要在换能器的共振状态下测定声波的波长？

Answer 1

1、超声换能器（压电陶瓷谐振换能片）是一种电致伸缩陶瓷材料,它有一个固有频率.如果外来驱动信号的频率和这个固有频率相同,换能片的总体外特性就会呈纯阻性,换能效率最高.这就是它的共振（谐振）状态。

2、共振是有条件的,对于管共振来讲,一般是1/4波长共振,计算公式是：声波的1/4波长＝管的长度＋管径折算的有效长度；当发生共振后,就可以用管的长度和管径计算出波长,并计算出声速（频率乘波长＝声速）；不发生共振就计算不出波长,那声速就无法计算；判断测量系统是否处于共振状态就是测量声波能量是否处于最大,方法是用频率扫描,当声能量输出为最大时,记录输出频率,然后计算；对于管共振测量声速有一个缺陷,就是管径折算的有效长度问题；通常测量声速用驻波方法,测量驻波的相邻波峰或波节（半波长）；

超声波换能器是一种能把高频电能转化为机械能的一种装置,一般有磁致伸缩式和压电陶瓷式.电源输出到超声波发生器,再到超声波换能器,一般还要经过超声波导出装置就可以产生超声波.

超声波换能器由中央压电陶瓷元件,前后金属盖板,预应力螺杆,电极片以及绝缘管组成.这种夹心换能器(亦称：螺栓紧固型换能器)在负荷变化时产生稳定的超声波,是获得功率超声波驱动源的最基本最主要的方法. 　　

根据不同的设计,超声波换能器的形状主要有柱型(前后金属盖板直径相同)、喇叭型(前盖板直径通过弧型过度缩小)。