压电式超声波换能器原理是什么

超音波驱鼠器是一种利用专业的电子技术设计和经过科学界对鼠类的多年研究，研制出能够产生20kHz-55kHz 超音波的一种装置，该装置所产生出的超音波能够有效 并能够导致鼠类感觉到威胁及不安。

基本介绍 中文名 ：超音波驱鼠器 作用 ：驱除鼠类 原理 ：产生出的超音波能够 鼠类 产品特点 ：多重扫描变频超音波 原理,作用,产品特点,制作方法,超音波驱鼠器制作方法一,超音波驱鼠器制作方法二,超音波驱鼠器制作方法三, 原理 老鼠、蝙蝠这类动物都是以超音波进行沟通的,鼠类的听觉系统非常发达，对超音波非常敏感，能在黑暗中判断声音的来源，幼鼠在受到威胁时可发出 30-50kHz 的超音波，在没睁眼时就能靠发出的超音波和回声回巢（国外参考文献： Allin and anks1971:Carden and Hofer 1992 ），成年鼠在遇到危机时可发出一种超音波呼救，在交配时也可发出超音波表示快乐，可以说超音波是鼠类的语言。鼠类的听觉系统是在 200Hz-90000Hz （国外参考文献： Fay 1988,Warfield 1973,andThe Nature of Sound ） , 如果能利用一种强大的高功率超音波脉冲对鼠类听觉系统进行有效的干扰和 ，使其无法忍受，并感到恐慌及不安，表现出食欲不振、逃离、甚至抽搐等症状，从而就能达到将该鼠类驱除出他们活动范围的目的。 作用 超音波驱鼠器是一种利用专业的电子技术设计和经过科学界对鼠类的多年研究，研制出能够产生20kHz-55kHz 超音波的一种装置，该装置所产生出的超音波能够在50米的范围内有效 并能够导致鼠类感觉到威胁及不安。 这种技术来自于欧美先进的害虫防治观念，使用目的是为了创造一个“无鼠、无害虫的优质空间”，创造害虫、老鼠等无法生存的环境，迫使他们自动迁移，无法在防治区范围内繁殖生长，达到根除老鼠、害虫的目的。 产品特点 我公司的电子驱鼠器采用当今最新超音波和压电陶瓷蜂鸣器等先进技术和材料，通过先进的电子电路产生周期性连续频率的震撼性超音波。攻击老鼠的听觉和神经系统，迫使老鼠逃离现场，并不会使其产生“适应性”，对人体无毒害。 套用超音波技术的驱鼠已经由来已久，但对老鼠逐渐习惯其固定超音波而失败的缺陷，我们深入研究老鼠的生态和习性，开发设计出多重扫描变频超音波（Multiplex Modulated Sweeping Ultrasonic Sonds),直接密集的强烈 和攻击老鼠的知觉神经和脑中枢神经系统，使其十分痛苦，恐惧和不舒服，食欲不振，全身痉挛，繁殖能力降低，无法在此环境下生存而逃离该超音波放射区域 制作方法 超音波驱鼠器制作方法一 超音波驱鼠器产生20KHz-35KHz超音波,对老鼠中枢神经形成 ,会让老鼠听着刺耳难耐，使其头痛不舒服，会迫不及待立刻想逃离现场,以达到驱鼠的目的适合于一切有鼠害发生的场所,特别是对于发电厂、变电站等驱鼠尤为有效。 超音波驱鼠器由超音波发生器、信号放大器、功率放大器和发射装置组成,超音波发生器采用RC振荡电路,产生频率为20KHz-35KHz的超音波信号,信号放大器采用推挽式放大电路,把信号放大到100-200毫瓦,再经过功率放大器将信号放大到3瓦左右,并通过发射装置将锯齿形超音波发射出去 电路工作原理:见右图整个电路采取电磁耦合方式,以提高其效率,电路由220伏整流供给,采用9伏直流电源 超音波驱鼠器制作方法一 由电容C↓[1]、C↓[2]、C↓[3]电阻R↓[1]、R↓[2]、R↓[3]和三极体BG↓[1]组成RC振荡电路,产生超音波信号,在三极体BG↓[1]的基极上连线有偏流电阻R↓[4]、耦合电容C↓[4]、BG↓[1]的发射极上连线有作为电路反馈的电容C↓[5]、电阻R↓[5];由三极体BG↓[2]、BG↓[3]和电阻R↓[6]、R↓[7]、R↓[8]组成推挽式放大电路,把超音波信号放大,其中R↓[6]、R↓[7]为偏置电路,R↓[8]为电路反馈;由三极体BG↓[4]和电阻R↓[9]、R↓[10]组成功率放大电路,其中R↓[9]和R↓[10]为偏置电路,信号经功率放大后通过变压器B↓[3]、电容C↓[6]发射出去;上述振荡信号通过变压器B↓[1]和信号放大电路耦合,信号放大电路通过变压器B↓[2]和功率放大电路耦合。 超音波驱鼠器制作方法二 超音波驱鼠器:由超音波发声器件发出频率为45KHz的超音波,使老鼠心脏跳动加快,形成恐慌,立足不住,从它的巢穴搬走,达到驱鼠的目的。 超音波驱鼠器由供电联合取样电路、频率较正电路、施张振荡器、指示电路和超音波发声器件组成。 电路工作原理:见右图 220V交流电压经电阻R↓[1]、电器C↓[2]并联降压取样,二极体D整流及电容C↓[1]滤波后,得到直流电压E↓[B],直流电压E↓[B]由电感L↓[2]、L↓[1]和电阻R↓[3]加到三极体BT的G极,电阻R↓[3]和R↓[2]为三极体BT的G极偏置提供电压,同时,并联在电感L↓[2]上的电容C↓[3]、并联在电阻R↓[3]上的电容C↓[4]及并联在电阻R↓[2]上的电容C↓[5]构成频率补偿较正电路,由频率补偿较正电路和三极体BT组合成施张振荡器,电阻R↓[4]和发光二极体LED串联构成指示电路,指示电路和超音波发声器件SP并联后一端接在E↓[B]上,另一端连线三极体BT的D极。 超音波驱鼠器电路工作原理图 电源刚接通时,三极体BT处于截止状态,接通电源后,220V交流电压经电阻R1、电容C2并联降压取样,二极体D整流及电容C1滤波后,得到直流电压Eb,Eb通过电l1、l2和电阻R3对电容C3充电,V1按指数规律逐渐上升,当电容C3充电至峰点电压时,三极体BT导通,电容C3经过三极体BT的G、S极放电,V1下降,放电电流流通产生输出脉冲,三极体BT导通时,G、S间内阻很小,所以电容C3放电时间很短,当V1下降至谷点电压时,管子又搬弄是非新截止,放电过程结束,完成一个工作周期,然后,电容C3被再次充电,周而复始,形成振荡,振荡频率为45KHZ,振荡脉冲电流使指示灯LED发光指示,使压电喇叭SP发出超音波。 超音波驱鼠器制作方法三 超音波驱鼠器,利用鼠类对于超音波的敏感程度比人类强200倍的特点,用电子线路产生高频振荡,经超音波换能器产生超音波,用这种超音波对鼠类形成 ,使之产出生理上的不良反应,破坏其正常的生活习性,而达到驱鼠的目的。 超音波驱鼠器由外壳,及壳内的产生低频锯齿波电压的控制波发生器、产生高频振荡的扫描波发生器和把电信号转换成声信号的电声换能器组成。 电路工作原理:见图三控制波发生器的时基积体电路555的7脚经电阻和电源正极相连,7脚经电阻、电容串联电路和电源负极相连,7脚经电容和5脚相连后又经一个电容和电源负极相连;扫描波发生器的时基积体电路555的5脚和电晶体的发射极相接,7脚经电阻和电源正极连线,7脚经电阻、电容串联电路和电源负极连线、该串联电路的公共端和2脚、6脚连线,3脚经电阻和电声换能器串联电路和电源负极连线。 超音波驱鼠器制作方法三 控制波发生器的时基积体电路555的7脚与电源正极之间的电阻是个可变电位器,用于调节控制波的频率从而改变扫描方式,避免老鼠产生免疫力,保持超音波驱鼠器长期有效驱赶老鼠 控制波发生器由IC1时基积体电路555及外围元件的R1、R2、V1、C2、C3、C4组成,电位器V可以调节控制波发生器输出的低频锯齿波的频率,在C4上获得的低频锯齿波电压经电晶体BG的射极送给扫描波发生器 扫描波发生器和功率放大器由IC2时基积体电路555及外围元件R5、R6、C5、C6组成,电晶体BG的射极输出的低频锯齿波电压送给IC2的5脚,IC2的3脚输出经过积体电路的内部进行功率放大的高频振荡,这个高频振荡的控制波电压变化周期内,其振荡频率在30KHZ到65KHZ范围内自动变化。 电声换能器由压电陶瓷片HTD组成,HTD压电陶瓷片将IC2的3脚输出的高频振荡转换成声信号输出。 整个电路所需的电压为直流电压通过导线头引入驱鼠器,C1为滤波电容 超音波驱鼠器没有效果原因的常见问题 首先要搞清楚你使用的是什么驱鼠器,如果是所谓电磁波或红外线的驱鼠器的话效果肯定没有。如果是超音波驱鼠器的话,这有几种可能性可能会影响使用效果，第一种是与使用环境有很大关系，比如说与货物布局、房间间隔等，或物品（障碍物）的分布都有关系，如果防治区内物品密度太高，或者是货物直接堆放在地上，或者有太多的死角等（即超音波无法通过反射或折射到达的地方）,第二种可能性是和驱鼠器的摆放位置也有很大关系，如果说，驱鼠器的位置摆放的不好，形成的反射面较少时也会减弱驱鼠器的功效。第三种可能性是所购买的超音波驱鼠器的功率不够，超音波在经过数次的反射或折射后，能量已经大大降低，甚至衰减至无法达到驱除老鼠目的，所以如果购买的驱鼠器功率太小，超音波就不可能发挥作用，请用户在购买同类产品时必须注意相关指标。除此之外，如果防护空间太大，使用的驱鼠器数量不够，而超音波不能将防治范围完全覆盖的话，效果自然不会理想，在这种情况下应该考虑适当增加驱鼠器的数量或放置的密度。

该雾化器电路如图1所示，电源经变压器B（AC220V／30W）降压（36V）送D1-D4整流和C5、C6滤波后给电路提供工作电压。雾化器工作电路由振荡器、换能器和水位控制电路等组成。
1振荡器和换能器，电路中的振荡器是一种由高频压电陶瓷片TD（超声换能器）组成的工作振荡器，其振荡频率为165MHz（决定于选定的TD）。晶体三极管BG1（晶体三极管，是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结，两个PN结把正块半导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区，排列方式有PNP和NPN两种。）和电容器C1、C2等构成电容三点式振荡器电路。C1和电感L1等效并联的谐振频率比工作频率低，其作用是决定工作振荡器（振荡器（是用来产生重复电子讯号（通常是正弦波或方波）的电子元件。其构成的电路叫振荡电路。能将直流电转换为具有一定频率交流电信号输出的电子电路或装置。种类很多，按振荡激励方式可分为自激振荡器、他激振荡器；按电路结构可分为阻容振荡器、电感电容振荡器、晶体振荡器、音叉振荡器等；按输出波形可分为正弦波、方波、锯齿波等振荡器。广泛用于电子工业、医疗、科学研究等方面。）的振荡幅度；C2和电感L2等效串联的谐振频率比工作频率高，其作用是决定工作振荡器的反馈量，以保证振荡器起振和维持电路的可靠振荡。压电陶瓷片TD具有很大的等效电感，它除决定电路的工作频率外，同时又是雾化器的工作负载。若更换压电陶瓷片TD，无需调整电路其他参数，其振荡器频率也能自动跟踪新的压电陶瓷片的频率而工作。
2水位控制和偏置电路电路中的超声换能器TD（又称雾化头）和其上安装的两根水位控制触针，他们是浸没在浅水水溶液中工作的。若长期雾化，一旦液面降低而使雾化头的水位控制触针露出水面时，振荡器会自动停止工作，这也避免了雾化头因发热而损坏。
图1电路中的BG2、BG3管、触针A、B以及相关的电阻，共同组成水位控制电路。电路工作时，电源通过触针A、B和水溶液给BG3的射极提供电源。BG3管导通工作。BG2管起开关作用。当BG3工作时，BG2管也导通，电源通过BG3、BG2、R3、L3向BG1管提供偏置电流，使BG1管振荡工作。一旦液面降低、控制触针露出水面，电源到BG3管的通路被切断，BG3管截止，BG2开关也断开，此时BG1因无偏置电流而迅速停止振荡。调整电阻R3的阻值，可以直接改变BG1管的偏置电流，所以振荡器的调试十分简单和方便。电路中的D7是BG1管be结的保护二极管。

本实验采用压电陶瓷换能器来实现声压和电压之间的转换。它主要由压电陶瓷环片、轻金属铅（做成喇叭形状，增加辐射面积）和重金属（如铁）组成。压电陶瓷片由多晶体结构的压电材料锆钛酸铅制成。在压电陶瓷片的两个底面加上正弦交变电压，它就会按正弦规律发生纵向伸缩，从而发出超声波。同样压电陶瓷可以在声压的作用下把声波信号转化为电信号。压电陶瓷换能器在声—电转化过程中信号频率保持不变。

S1作为声波发射器，它把电信号转化为声波信号向空间发射。S2是信号接收器，它把接收到的声波信号转化为电信号供观察。其中S1是固定的，而S2可以左右移动。

由波动理论得知，声波的传播速度v与声波频率 和波长 之间的关系为 。所以只要测出声波的频率和波长，就可以求出声速。其中声波频率可由产生声波的电信号发生器的振荡频率读出，波长则可用共振法和相位比较法进行测量。时差法可通过测量某一定间隔距离声音传播的时间来测量声波的传播速度。

声波是一种在弹性媒质中传播的纵波。对超声波（频率超过2×104Hz的声波）传播速度的测量在超声波测距、测量气体温度瞬间变化等方面具有重大意义。超声波在媒质中的传播速度与媒质的特性及状态因素有关。因而通过媒质中声速的测定，可以了解媒质的特性或状态变化。例如，测量氯气（气体）、蔗糖（溶液）的浓度、氯丁橡胶乳液的密度以及输油管中不同油品的分界面等等，这些问题都可以通过测定这些物质中的声速来解决。可见，声速测定在工业生产上具有一定的实用意义。同时，通过液体中声速的测量，了解水下声纳技术应用的基本概念。