分析压电陶瓷换能器的工作原理

是的，需要加个功率放大器呢，不然信号发生器输出的电压驱动不起来，信号发生器在测量各种电信系统或电信设备的振幅特性、频率特性、传输特性及其它电参数时，以及测量元器件的特性与参数时，用作测试的信号源或激励源，但是一般的函数信号发生器无论是进口的还是国产的，最大电压输出都是10Vpp-20Vpp，电流输出很小，用户在做很多测试是电压以及功率都不够，功率放大器就需要作为驱动放大部分来配合信号源来工作。

功率放大器从设备的兼容性、操作互通性的考虑，具有完整的输出保护电路（输出过流、过压保护），可配套任意品牌和型号的信号发生器，进行连接从而快速的搭建实验测试平台，可灵活控制输出电压和功率，最大输出18A的大电流，1600Vpp的电压，频率范围DC-24MHz。

功率放大器应用：电子类教学实验、超声波探伤、EMC信号加注、压电元件的驱动、磁性材料的磁化特性(B-H曲线)测量等。

压电陶瓷片之所以能够发出蜂鸣的声音，是利用了压电效应的原理。

压电效应有正压电效应和逆压电效应二种。

压电效应：当给压电陶瓷片施加一个外力时，压电片会产生电荷，这种现象称为正压电效应： 压力——电压。

反之，当给压电片施加电场时，压电陶瓷片会产生机械变形，而且其应变与电场强度成正比，这称为逆压电效应，施加的电场强度越强，振动的幅度越大。

这种现象称为逆压电效应：电压——压力，各种压电陶瓷的器件均是利用这一特性而工作的。

所以蜂鸣片（器）是一个电压元件，也就是说在器件上施加的电压越大，器件的响度也会越高。

 一、超声波换能器使用中的常见问题

超声波焊接有超声波金属焊接和超声波塑料焊接两大类。其中超声波塑料焊接技术已获得较为普遍的应用。它是利用换能器产生的超声振动, 通过上焊件把超声振动能量传送到焊区。由于焊区即两焊件交界处声阻大, 所以会产生局部高温使塑料熔化, 在接触压力的作用下完成焊接工作。超声塑料焊接可方便焊接其他焊接法无法焊接的部位。另外, 还节约了塑料制品昂贵的模具费, 缩短了加工时间, 提高了生产效率, 有经济、快速和可靠等特点。

常见的问题

1、超声波换能器的晶片开裂、无力、易过载、电极片打火、电极片开裂、发热严重、怪声、漏波、晶片错位等

出现这类情况大致由于以下3种原因导致的

第一、超声波发生器（超声波电源或超声波电箱）或模具（超声波焊头/焊头）及装配有问题。

解决办法：检查这些部件安装是否存在问题，如果还是找不到原因，可以联系我们在线技术人员帮你解答，排查并解决问题。

第二、换能器、增幅器有问题。

解决办法：这种情况发生的可能性比较小，但是也会发生，

第三、双方的产品都没有问题，电容量和频率不匹配。

这是最常见的情况，若输入匹配不好，则表现为换能器无力，焊不牢。会造成换能器会过载，导致晶片错位开裂，破碎，螺杆断，铝裂或烧电箱功率管等情况。不过现在超声波设备都安装了自动检测，和过载保护报警装置，能有效的防止设备损坏的可能性。

解决办法：必须配置同频率超声波发生器、换能器、焊头在一起使用。

2、换能器无力，焊不牢；重者换能器发热严重

如前所述 因为陶瓷片是绝缘体，你几乎可以理解为换能器是不通电的，它只是相当于一个电容器。要使换能器工作，实际上是通过驱动电路对它施加交流高电压，让换能器的电容充放电。压电陶瓷片在交变电场的作用下做同步伸缩变形，形成了整个换能器的纵向振动，从而带动变幅杆和模具振动。所以，若电容匹配不好，轻者是换能器无力，焊不牢；重者换能器发热严重，烧电极片、烧电源的大功率管。

解决办法：匹配好电容

3、换能器电极片（耳朵）振裂或烧掉

而且随着长时间连续工作，换能器的温度会升高，导致电容也会升高且变化量可能会超过 50% ，若不能将电容有效地匹配掉，就会造成回路中电流电压相位差很大，功率因素很低，虚功高。看看电流很大，但换能器没力，易发热，且电源的功率器件也容易发热损坏。一般换能器电极片（耳朵）振裂或烧掉很可能就是由此引起的。

解决办法：暂停使用，等到设备冷却后在开机工作，一般不是连续发震，超负荷工作的这种情况出现的比较少。

一、超声波换能器工作原理

    超声波换能器又叫超声波振子，将超声波发生器输出的电能或者磁能转换成相同频率的机械振动，超声焊接机用的换能器，目前有两种，第一种是，磁致伸缩型换能器，第二种是压电陶瓷换能器。第一种由于效率低，性价比低，还需外加直流极化磁场，因此目前超声焊接机已经很少使用。

    现在超声波焊接机设备大多采用的是第二种压电陶瓷换能器。由材料的压电效应将电信号转换为机械振动。医用超声换能器（超声探头）的工作原理大体是相同的，其内部通常都包含一个电的储能元件和一个机械振动系统。当换能器用作发射器时，从激励电源送来的电振荡信号将引起换能器中电储能元件中电场或磁场的变化，这种变化通过某种效应对换能器的机械振动系统产生一个推动力，使其进入振动状态，从而推动与换能器机械振动系统相接触的介质发生振动，向介质中辐射声波。接收声波的过程正好与此相反，外来声波作用在换能器的振动面上，从而使换能器的机械振动系统发生振动，借助某种物理效应，引起换能器储能元件中的电场或磁场发生相应的变化，从而引起换能器的电输出端产生一个相应于声信号的电压和电流。

以压电陶瓷片为发音元件制造的喇叭，结构简单、价格便宜，以前农村有线广播一般采用这种喇叭。

缺点是功率小、声音频率主要集中在中高频。

一、美容仪器超声波概述

人类耳朵能听到的声波频率为20～20，000Hz。当声波的振动频率大于20000Hz或小于20Hz时，我们便听不见了。因此，我们把频率高于20000Hz的声波称为“超声波”。

超声波频率越低，穿透力越强。一般用于美容行业的超声波频率为1-3MHz。

超声波具有方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能，传播距离远等特点。因此被应用于越来越多的行业。

美容仪器超声波技术自80年代引入美容届以来．以其治疗范围广、见效快、治愈率高、操作简便而得到普及和推广，已成为众多美容仪中最实用、最受欢迎的设备。随着科学技术的进步，新一代专业超音波美容仪器横空出世，携其卓越的品质、强大的功能、豪华的外形迅速席卷美容行业。

超声波应用于美容行业主要有以下几个作用

1、机械作用：每秒100万次的机械振动，使受作用的每个部位都随之振动，起到独特的细胞按摩作用，提高细胞代谢功能，增强细胞的活力，促进血液循环，改善皮肤组织营养，使皮肤红润．增加弹性。

2、温热作用：超声波的温热作用通过引起血管功能及新陈代谢过程的变化，可使血液循环旺盛，使细胞兴奋点降低，产生镇痛的作用。使痉挛的肌肤松弛，具解挛的作用。

3、化学作用：超声波具有加强催化、加速新陈代谢的作用。可使ph值向碱性方面变化。利于药物透入，提高药物杀菌能力。

二、美容仪器超声波原理图分析

1、美容仪器超声波原理图 2、美容仪器超声头组件

其实超声头主要由压电陶瓷片和金属头组成。其中压电陶瓷片就是一个振荡器件，工作时以1MHz的频率高速振荡，其产生的能量靠金属头传递到金属头表面。

3、电路分析

在本电路中，C2 C3 C4 Q2 L3及超声头共同组成一个电容自激振荡电路，特别注意：我们在分析本电路时，要把超声头当成一个电容器件来分析。因为超声头本身主要的器件是由压电陶瓷片组成，而压电陶瓷片实际就是一个大电容，所以没有超声头本电路就不会起振。

Q2是振荡管，是整个电路的核心，所以我们在使用时要根据电源电压V1和工作电流来选择参数，一般美容仪器上的超声波电路用的都是低于48V的电压。

L2是一个扼流圈，其主要作用是在工作时保证工作电流不会过大而烧振荡管。

其他器件共同组成一个振荡管的基极调节电路，本电路是由RW1调节输出大小，也可以用单片机做输出大小。

本电路简单耐用，主要是给Q2安装足够的散热器就可以了。市场上的超声波美容仪器基本上都是采用这个电路。

超声波美容仪：探头热的程度不代表声波输出功率的多少，太热易灼伤皮肤；浓度过小的水剂药物，不宜直接渗透，否则易引起皮肤干燥；使用时，探头不能从眼球经过，上眼皮不能按摩；孕妇及严重心脏病患者不能使用。

美容仪器的操作禁用人群： 怀孕妇女； 日常工作时不可避免强（日）光暴晒人群； 对光过敏及药物过敏者及对强光光源过敏人群； 皮肤敏感极易感染过敏者； 癫痫病患者及疤痕及体质人群； 客人的上眼皮及带有开放性伤口的部位； 糖尿病患者； 正在使用功效型护肤品的应停用1—3个月后进行操作 ，操作部位使用精油应停1-2天再操作、黑头粉刺需针清3天后再治疗 期望值过高受术者；

利用压电陶瓷片的压电效应，可用万用表判断其好坏。

将压电陶瓷片的两极引出两根导线，然后把陶瓷片平放到桌子上，将两根引线分别接至万用表两表笔上，把万用表拨至最小电流挡，然后用铅笔橡皮头轻按陶瓷片，若万用表指针明显摆动，说明陶瓷片完好，否则，说明已损坏。"志高仪器专业提供:分析仪器,科学仪器,光学仪器,实验仪器,无损检测,电子侧量,工业控制,自动化,电力设备,压力,物位,流量,温度,校准,校验,传感器,变送器,分析仪,测试仪,检测仪,色谱,光谱,电工,示波器,测温仪,流量计,酸度计,探伤仪,振动仪,硬度计,试验机,水分测定,监测仪,电泳仪,测定仪,万用表,水质分析,示波器 ,热分析,分光光度计,电化学,低温,表面,比表面,便携式,衍射仪,PH计,COD测定,天平,元素分析仪,试验箱,超声波,工控机,老化箱,测厚仪等产品" 联系地址：广东省深圳市南山区东滨路世纪广场西座729室

1、将压电陶瓷片话筒与其他相关装置组合安装，连接好线路。

2、接通电源，电源连接，开启电源开关。

3、调节输出音量大小。

4、说话或录音，将话筒对准所需音源，开始说话或录音。