聚焦换能器的结构如何设计

什么是超声波换能器？

超声波换能器是超声波清洗机中的关键部件。超声波换能器是一种产生高于人类听觉范围的声音的设备，通常从 20 kHz 开始，也称为超声波振动。

超声波换能器由有源元件、背板和辐射板组成。大多数超声波清洁器使用压电晶体作为活性元件。压电晶体通过压电效应将电能转换为超声波能量，其中晶体在接收电能时会改变大小和形状。

超声波换能器的背衬是一种厚材料，可吸收从压电晶体背面辐射的能量。

什么是超声波发生器？

电子超声波发生器是电源。它将来自电源（例如壁装插座）的交流电能转换为适合以超声波频率为换能器供电的电能。换言之，超声波发生器向换能器发送高压电脉冲。

超声波发生器的工作原理是向换能器发送电能脉冲，将能量转化为清洗液中的机械（压力）波，进行振动清洗动作。

虽然 40 kHz 的超声波频率是迄今为止最常用的超声波零件清洗频率，但某些应用确实需要更低或更高的频率才能获得最佳效果。例如，较大、严重污染的物品可能使用 20 kHz 的频率，因为这会产生更大、更强的清洁气泡，但每秒的气泡更少。另一方面，一些非常小的、精致的物品可能需要更高的超声波清洗频率，最高可达 200 kHz。通常，更高的频率允许更高级别的复杂细节被清理。

高质量的超声波清洗机与低质量的“现成”超声波清洗机有何不同？

让我们看看其中的一些牺牲：

压电晶体换能器的质量差异很大。由于晶体形成的性质，换能器将电能转换为机械/声能的能力会随着时间（通常为 3-6 年）自然衰减。廉价、低质量的换能器将比用高质量晶体制成的换能器衰减得快得多。这种退化或衰减将极大地改变超声波机器的清洁质量。廉价的超声波清洗机在新的时候似乎表现良好，但通常在短短 3-6 个月内就会出现清洁质量下降的现象。

超声波发生器可能由缺乏最终用户期望的寿命的电子元件制成。结合加速的压电换能器衰减，这些低质量的超声波发生器组件会随着时间的推移导致超声波零件清洁器性能的极端变化。这种清洁变化反过来会导致更多的报废和返工零件。这不仅代表了企业的主要成本问题，而且可能导致流程无法通过医疗设备、航空航天和其他领域的验证协议和规范。

低功率超声波换能器 可以显着降低超声波清洗机的成本，但这种牺牲也会降低清洗效果。超声波清洗机中的低功率换能器也会影响均匀空化溶液的能力。

水箱厚度很重要。随着时间的推移，对罐体频繁施加超声波能量会导致罐体腐蚀，并可能腐蚀罐体底部。超声波清洗槽腐蚀的迹象包括不锈钢的灰色外观和槽底部的凹坑。低质量的超声波清洗机使用更薄的不锈钢规格，可以在几个月内显示磨损。

网页链接

2 匹配材料选择注意事项，如后匹配块选材要注意什么，有什么影响等；

匹配材料也是要看具体环境，空气和水中差别很大。不同的环境，用的材料差别很大，主要是满足声阻抗的匹配关系。

3 换能器设计有关的书籍

声学基础，换能器原理，建议先看看声学基础，然后看超声手册。

超声换能器是将电能转化为机械振动并放大振幅的部件，主要包括超声换能器，超声波变幅杆和超声波焊头。超声波塑料焊接机上的超声换能器的工作原理，就是利用压电陶瓷材料的逆压电效应产生振动工作的。

将一压电晶体置于外电场中，在电场的作用下，引起晶体内部正负电荷重心的移动，这一极化位移又导致晶体发生形变，这就叫做逆压电效应。

扩展资料：

超声波换能器的应用十分广泛,它按应用的行业分为工业、农业、交通运输、生活、医疗及军事等。按实现的功能分为超声波加工、超声波清洗、超声波探测、检测、监测、遥测、遥控等；按工作环境分为液体、气体、生物体等按性质分为功率超声波、检测超声波、超声波成像等。

超声波清洗的机理是利用超声波在清洗液中传播时的空化、辐射压、声流等物理效应, 对清洗件上的污物产生的机械起剥落作用, 同时能促进清洗液与污物发生化学反应, 达到清洗物件的目的。超声波清洗机所用的频率根据清洗物的大小和目的可选用10～500 kHz, 一般多为20～50 kHz。

强生超声换能器是一种将电磁能转化为机械能(声能)的装置，通常由压电陶瓷或其它磁致伸缩材料制成，常见的超声波清洗器、超声雾化器、B超探头等都是超声换能器的应用实例。

换能器的特性参数包括共振频率、频带宽度、机电耦合系数、电声效率、机械品质因数、阻抗特性、频率特性、指向性、发射及接收灵敏度等等。不同用途的换能器对性能参数的要求不同，例如，对于发射型换能器，要求换能器有大的输出功率和高的能量转换效率；而对于接收型换能器，则要求宽的频带和高的灵敏度及分辨率等。因此，在换能器的具体设计过程中，必须根据具体的应用，对换能器的有关参数进行合理的设计。