随着超声波换能器频率的增加,可采用郎之万振子、纵向振子、厚度振子等。什么是厚度振子

首先要纠正的是：不是超声波震子，而是：超声波振子。

评定一个判断超声波震子好坏，需要从参数和导纳曲线图两方面进行分析：

什么是超声波振子?

超声波振子又称超声波振动子，行业内将换能器与变幅杆连接后的整体叫做振动子。超声波振子由压电陶瓷的压电效应实现电能与机械能(声波振动)的相互转换，并通过声阻抗匹配的前后辐射盖块进行放大的器件。

超声波振子由超声波换能器和超声波变幅杆组成。超声波换能器是一种能把高频电能转化为机械能的装置，超声波变幅杆是一个无源器件，本身不产生振动，只是将超声波换能器输入的振动改变振幅后再传递出去，完成了阻抗变换。

1)参数：

用阻抗分析仪可以评定压电陶瓷片、压电换能器、整个振动系统(换能器加上变幅杆、模具)等各种器件设备的性能优劣。用阻抗分析仪分析超声器件设备，最重要的几个参数如下：

Fs：机械谐振频率，即振动系统的工作频率、设计中应尽可能接近期望值，并且必须与电源工作点匹配。

对于清洗机，超声波振子的谐振频率一致性越高越好。

对于塑焊机或超声加工，变幅杆或模具设计不合理的情况下，超声波振子的谐振频率会偏离工作点。

R1：动态电阻，压电超声波振子串联支路的电阻，在相同的支撑条件下越小越好。对于清洗或焊接超声波振子来说，一般在5Ω～20Ω之间。如果太大的话，超声波振子或振动系统工作会有问题，如电路不匹配或转换效率低、超声波振子寿命短。

Qm：机械品质因素，以电导曲线法确定，Qm=Fs/(F2-F1)，Qm越高越好，因为Qm越高，超声波振子的效率越高但Qm必须与电源匹配，Qm值太高时，电源无法匹配。

对于清洗超声波振子来说，Qm值越高越好，一般来说，清洗超声波振子的Qm要达到500～1000之间，太低的话，超声波振子效率低，太高的话，电源无法匹配。

对于超声焊接或加工来说，超声波振子本身的Qm值一般在500～1000左右，整机系统在1500～3000，太低的话，振动效率低，但是也不能太高，因为Qm越高，工作带宽越窄，电源难以匹配，即：电源难以工作在谐振频率点，设备无法工作。

CT：自由电容，压电器件在1kHz频率下的电容值，此值和数字电容表测得的值是一致的。这个值减掉动态电容C1就可以得到真正的静电容C0，C0=CT-C1。使用时要以电感对C0进行平衡。

在清洗机或超声加工机器的电路设计中，正确地平衡C0可以提高电源的功率因素，使用电感平衡有两种方法，并联调谐和串联调谐。

Fp：反谐振频率，压电超声波振子并联支路的谐振频率，在这个频率下，压电超声波振子的阻抗Zmax最大，如果反谐振阻抗Zmax很低，则超声波振子有问题。

2) 图形

阻抗分析仪提供五种坐标特性图，其中对数特性图对于压电器件的检测有重要的意义。压电超声波振子或振动系统的振动性能可以直接通过对数坐标图进行判断，比较直观，很实用。

正常的情况下，导纳圆为单圆，对数坐标图只有一对极小值和极大值：

异常情况下导纳圆图上出现多个寄生小圆，对数坐标图有多对极小值和极大值：

在以下的情况中，压电陶瓷或换能器的导纳圆与电导曲线会出现异常：

1)换能器在装配时出现晶片裂。

2)压电陶瓷本身有问题，如内部分层。

3)超声变幅杆、模具的设计或装配出现问题。

4)换能器同心度差造成的应力杆周围零件相碰。一般来说，导纳曲线图和参数互相有关联，如果振子的导纳曲线图正常，则R1较低，Qm较高，反之如果振子的导纳曲线图异常，一般R1较大，Qm较小。

对于换能器来说，往往有很多谐振点，第一振动、第二振动、第三振动等等，一般来说，第一振动(一般为厚向振动模式，用户所用模式)与第二振动相隔越远越好，因为第二振动为其他模式的振动(如弯曲、扭转等等)，在第一振动模式工作的时候，第二振动也会产生振动，从而影响换能器寿命，它们隔得越远，影响越小。

很多种，比较小的是16mm左右的，这个是用弯曲振动结构的，也就是倒车雷达这种类型的换能器。第二种是纵向震子结构的。一般直径要30mm以上。还有就是单陶瓷片结构的，这种结构的陶瓷片直径约50mm，所以探头的直径在60mm左右就可以。

压电陶瓷片，俗称蜂鸣片。 压电陶瓷片是一种电子发音元件，在两片铜制圆形电极中间放入压电陶瓷介质材料，当在两片电极上面接通交流音频信号时，压电片会根据信号的大小频率发生震动而产生相应的声音来。压电陶瓷片由于结构简单造价低廉，被广泛的应用于电子电器方面如：玩具，发音电子表，电子仪器，电子钟表，定时器等方面。 超声波电机就是利用相关的性质制成的。 晶振全称为晶体振荡器，其作用在于产生原始的时钟频率，这个频率经过频率发生器的放大或缩小后就成了电脑中各种不同的总线频率。以声卡为例，要实现对模拟信号44.1kHz或48kHz的采样，频率发生器就必须提供一个44.1kHz或48kHz的时钟频率。如果需要对这两种音频同时支持的话，声卡就需要有两颗晶振。但是娱乐级声卡为了降低成本，通常都采用SRC将输出的采样频率固定在48kHz，但是SRC会对音质带来损害，而且现在的娱乐级声卡都没有很好地解决这个问题。 晶振一般叫做晶体谐振器，是一种机电器件，是用电损耗很小的石英晶体经精密切割磨削并镀上电极焊上引线做成。这种晶体有一个很重要的特性，如果给它通电，它就会产生机械振荡，反之，如果给它机械力，它又会产生电，这种特性叫机电效应。他们有一个很重要的特点，其振荡频率与他们的形状，材料，切割方向等密切相关。由于石英晶体化学性能非常稳定，热膨胀系数非常小，其振荡频率也非常稳定，由于控制几何尺寸可以做到很精密，因此，其谐振频率也很准确。根据石英晶体的机电效应，我们可以把它等效为一个电磁振荡回路，即谐振回路。他们的机电效应是机-电-机-电..的不断转换，由电感和电容组成的谐振回路是电场-磁场的不断转换。在电路中的应用实际上是把它当作一个高Q值的电磁谐振回路。由于石英晶体的损耗非常小，即Q值非常高，做振荡器用时，可以产生非常稳定的振荡，作滤波器用，可以获得非常稳定和陡削的带通或带阻曲线。

检测电路其实很简单，直接把两个电极接到示波器就行了，两端电压是mv级的。

如果信号幅度太低，就要用低噪音运放如LT1677把信号放大接到示波器。

如果有不明白之处，请追问

你的电路有问题：首先，三极管没有电源啊，P1.1检测不到电压信号的；其次，压电陶瓷上电压信号一般mv级的，应该放大。建议看一看晶体管放大电路，把压电陶瓷作为信号源

刹车片对于汽车和驾乘者来说，可谓性命攸关的零部件，一台车要跑得快还得停得住，而刹车片则是其中最容易被忽视，但又最为重要的部件。马力再大又怎样？停不下来则只是一台杀人机器。

汽车制动部件的工作原理相信大家都清楚了，当踩下刹车踏板时，刹车总泵会在刹车油路中建立压力。压力经由刹车油传送到卡钳上的活塞，活塞受压后推动刹车片夹紧刹车盘或刹车鼓，使得刹车片与刹车盘发生摩擦，以降低车轮的转速让车辆停下。

从原理我们就可以看出，刹车片所扮演的重要角色。一片刹车片主要由以下几部分构成，金属底板、隔热层和摩擦块组成。其中金属底板还有减少噪音、减震等效果，隔热层的目的是防止制动摩擦时产生的大量热量传递到刹车油路中导致刹车油温度升高，产生气泡而影响效果。而摩擦块则负责与刹车碟摩擦摩擦，由摩擦材料和粘合剂组成。

汽车技术一路发展过来，摩擦材料的材质也在一路演进，主要分为几大类：

有机型刹车片

在70年代以前，刹车片当中都含有大量石棉材质，取其耐高温、耐火、摩擦性强等特点，不过由于石棉在生产和使用过程当中产生的粉末对人体有多种伤害，容易导致呼吸系统疾病甚至是致癌，因此目前石棉刹车片已经被全球禁用。

那么目前的有机型刹车片一般也叫做NAO型刹车片（Non-Asbestos Organic，无石棉有机刹车片），当中一般包含有10%-30%的金属材质，此外还包括了植物纤维、玻璃纤维、碳、橡胶、玻璃等材质。

有机刹车片通过多年的发展与材质改进，在耐磨和噪音控制方面都有不错的表现，也比较适合日常驾驶使用。产生的粉尘和对刹车碟的伤害也较少。不过由于材质成本等原因，有机刹车片一般价格稍贵，原厂装车时也一般会在中高端车型上使用。

半金属刹车片

所谓半金属，主要是这种刹车片所采用的摩擦材料中，有大约30%-65%是金属材质——包括铜、铁等等。这种刹车片的特点主要是散热快，耐高温性能好，价格相对较低，而缺点则是由于材质原因，刹车时的噪音会较大，同时金属材质对刹车碟的磨损也会较大。

由于半金属刹车片拥有我们上面说到的特点，所以目前主要有两大应用方向，一是中低端车型的原厂配套刹车片——这个自然是取其价格较低的特点。另一方向则主要是在改装刹车皮领域——由于金属刹车皮耐高温性能好，更适合高性能车款或者是在各种赛事中使用。毕竟这种使用场景中，刹车皮的最高温度分分钟会达到甚至是超过800摄氏度的。所以我们可以看到，不少改装品牌针对激烈驾驶和赛事的刹车皮都有比例较高的金属材质。

陶瓷刹车片

陶瓷刹车片可谓弥补了有机型和半金属型刹车片的不足。它的材质主要是由矿物纤维、芳纶纤维以及陶瓷纤维等多种材质组合而成。一方面，由于没有金属材质，刹车片与刹车碟等发生摩擦时，噪音会明显减小。同时，摩擦过程对刹车碟的损伤也会明显减少。

此外，陶瓷刹车片在高温状态下，摩擦系数依然能保持稳定，避免有机或金属刹车片由于长时间或高速刹车时，由于材质熔化而产生的刹车力度衰减，大大提升了安全性。同时也更加耐磨。

当然，陶瓷刹车片也不是没有缺点的，最大的缺点自然就是贵，一套碳陶刹车系统分分钟几万十几万。另外，在低温环境下，陶瓷刹车片的表现也会比金属刹车片稍有不如。

这里面 有个电声转换效率的问题

现在普遍的功率是 安装单个震子的 功率总和相加的。

超声波输出功率的大小，由压电陶瓷片的直径和厚度、材质、设计工艺决定，一但换能器定型，最大功率也就定型了，衡量输出能量的大小是一个复杂的过程，不是换能器越大，电路使用功率管越多，输出能量就越大，只有相当复杂的振幅测量仪，才能准确测量超声波振幅，由于多数用户对超声波知识缺少了解，加上一些销售人员的误导，导致用户误以为，超声波设备耗电越大功率越大。其实消耗电能多少并不能反映输出超声波功率的大小，如产生纵向能量低，而消耗电流大，只能说明选用设备的效率低下。

防止耐磨陶瓷片脱落我觉得应当注意的是想主要有这么几点，首先一定要选好耐磨陶瓷片的型号，如果温度很高，冲击或者震动很大就要选用焊接的或者干脆用螺栓固定，然后就是施工的时候一定要把施工的表面处理干净。

耐磨陶瓷用于风机叶轮上，首先要确保陶瓷有优异的耐磨性能，其次要求陶瓷与金属基体有良好的结合性能，即胶粘剂有良好的粘贴强度及高温韧性。

针对风机叶轮的使用情况，采用冷压烧结氧化铝耐磨陶瓷，经实测，其硬度可达到HRA88以上，耐磨性能是高铬铸铁的至少5倍以上，是普通喷焊工艺的10倍以上，因此耐磨性能完全可以满足一般风机寿命的要求

压电陶瓷具有敏感的特性，可以将极其微弱的机械振动转换成电信号。它实际上是一种经过极化处理的、具有压电效应的铁电陶瓷。所谓压电效应是指某些介质在受到机械压力时，哪怕这种压力微小得像声波振动那样小，都会产生压缩或伸长等形状变化，引起介质表面带电，这是正压电效应。反之，施加激励电场，介质将产生机械变形，称逆压电效应。也就是说，压电陶瓷具有机械能与电能之间的转换和逆转换的功能。19世纪末法国人发现了“压电效应”。20世纪40年代第一个压电陶瓷材料——钛酸钡出现。60年代到70年代，压电陶瓷不断改进，应用广泛。

压电陶瓷材料通常做成长方体。当某一方向上的对应两面受到外力作用时，在压电陶瓷的这两面上就会出现电荷堆积，电量的大小与受力的大小成正比。此时压电陶瓷相当于一个以压电材料为介质的电容器。电容两端的开路电压U=Q/C，Q为极板上电荷量的大小，与所受外力成正比，一般电量Q很小，因此感应出的U也很小。电路检测检测出U的变化，就可以知道是否受到振动了。

平时，压电陶瓷片无电压信号输出，继电器不动作，报警器不发声，报警器处于警戒状态。

当外部产生机械振动声音，压电陶瓷片检测到振动声并将其变换成电压信号，此电压信号经放大后使继电器动作，继电器触点闭合，报警器电路接通，从而高声警报。

为了避免小的声音或震动导致报警器响，压电陶瓷片的输出会加门槛限制。