025 超声仪器上应用 压电超声波清洗 传声器 医疗 雾化器CHEN OKWord文档格式.docx

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超声波清洗机，塑胶熔接机用的压电陶瓷换能器的工作频率一般在20—500KHz范围。

在低频（20—50KHz）大功率场合，多使用以螺栓紧固的郎之万换能器，在低频小功率（50—100W）的场合，用径向模式振动的圆形单片或圆筒形换能器，在高频（50KHz以上）场合，则使用厚度振动的圆片或方片状单片换能器。

螺栓紧固郎之万行换能器结构如图1，其紧固的方式有：

外螺栓紧固，中心螺栓如、四周螺栓紧固等三种。

塑胶熔接用换能器，根据不同的熔接要求，熔接功率要求大小，其后盖加工成不同的形状。

Ingeneral,theworkingfrequencyofpiezoelectricceramictransducerrangesfrom20to500KHzontheapplicationofultrasoniccleaningmachine.Inlowfrequency（20-50KHz）andhigh-powercondition,Langevintransducerwithbolttightenediswidelyused,whileinthelowfrequency（50-100W）andlowpowercondition,cylindricaltransducerorcyclo-monolithictransducerwithradialvibrationmodewillbeused,whileinhighfrequencycondition,monolithictransducerinsquare-shapedorindisc-shapedwiththicknessvibration.

LangevintransducerwithbolttightenedisshowninFig.1.Therearethreetightenmethods,theyareoutsidebolt,centerboltandroundbolt.

十、超声波传感器Ultrasonicsensor

超声波陶瓷测距器是利用压电陶瓷的电能—机械能相互转换的功能，在压电陶瓷上加一电信号后，产生机械振动，发射超声波；

而当超声波振动作用于压电陶瓷时，就会有电信号输出。

Ultrasonicceramicambulatorutilizespiezoelectricceramic’smutualtransformationbetweenelectricenergyandmechanicalenergy.Theelectricalsignaladdedonthepiezoelectricceramicgeneratesmechanicalvibrationandtransmitultrasonic.Electricalsignaloutputswhileultrasonicvibrationactingonthepiezoelectricceramic.

1、通用型超声波传声器Universalultrasonicceramicmicrophone

通用型超声波陶瓷测距器结构如图3，在用两片直径为8.0mm、厚度为0.3mm的压电陶瓷粘合成双膜片振子的中央，开Φ0.8mm的孔，且孔中粘有铝制圆锥状谐振子，再把压电谐振子的结圆部分弹性固定在底板上。

当传声器用作接受超声波用时，超声波信号由圆锥谐振子汇集并通过轴向传导至双膜片中央，双膜片谐振，进而在压电元件的两面的电极产生信号电压；

如若加信号电压于双膜片振子时，双膜片振子产生振动，再由圆锥状谐振子向空中发射超声波，因为超声波传声器利用压电陶瓷振子的谐振特性，所以发射 

时输出的声压和接收时的灵敏度都具有频率选择性。

图4例示了这种器件的频率特性。

Universalultrasonicceramicambulator’sstructuraldrawingisshowninFig.3.Puncha0.8mmdiameterinthecenterofdoublediaphragmoscillatorbondedwithtwopiecesofpiezoelectricceramicsin8.0mmdiameterand0.3mmthickness,adherealuminumandcone-shapedharmonicvibratorintheholeandfastenelasticityofpiezoelectricharmonicvibrator’sroundpart.Whenmicrophoneisusedasreceivingultrasonic,theultrasonicsignalconvergeswithcone-shapedandconducttothecenterofdoublediaphragmwithaxialtrendandmakeitresonant.Itgeneratessignalvoltageontheelectrodeofpiezoelectricelement’sbothsides.Thedoublediaphragmoscillatorvibrateswhilereceivingsignalvoltage,ittransmitsultrasonicwaveintheairviacone-shapedharmonicvibrator.Theultrasonicmicrophoneutilizespiezoelectricceramicoscillator’sresonancecharacteristic,thusitsoutputsoundpressurelevelwhiletransmittingandresponseratewhilereceivinghavethecharacteristicoffrequencyalternative.TheFig.4illustratesthefrequencycharacteristicofthisdevice.

2、防水型超声波测距器（倒车雷达）Waterproof-typeultrasonicceramicambulator（parkingsensor）

防水型传声器具有是水滴和灰尘难于附着的特点，其形状是密封型；

振动外壳的设计，要考虑到压电陶瓷元件便于粘贴在外壳上而成为一体，还要能形成高效的振动部分；

振动外壳的侧面既要便于与计测仪器装配，又不要影响振动。

图5显示了较好能满足上述要求的振动外壳结构。

如图所示，圆锥台形振动外壳的上内侧粘有压电元件，该振动外壳的上部分成为振动部分。

图6是防水型超声波陶瓷传声器的结构图。

Thewaterprooftypemicrophonehasthecharacteristicofbeingdifficulttoadherethedripanddust,itissealedtypeinshape.Wedesignthevibratingshell,notonlyneedtoconsiderpiezoelectricceramicelementeasilyadheringtheshellandbecomingonebutalsotoformhigh-efficiencyvibration.Thevibratingshell’sflankneedstobebotheasytoassemblewithmeasuringdevicesandnottoaffectitsvibration.Fig.5illustrateswellthevibratingshell’sstructureofmeetingrequirementsdemand,asshowninfigure,thecone-shapedvibratingshell’sinsideadherespiezoelectricelement,anditisvibrationinitstoppart.Fig.6illustratesthestructureofwaterproof-typeultrasonicceramicmicrophone.

3、窄指向型超声波传声器Narrowpointtypeultrasonicceramicmicrophone

超声波用于照相机自动对焦距等准确测距方面，超声波波束的指向性必须尖锐；

又为快速准确测距，必须要求这种超声波传声器的脉冲响应优越，过渡性良好，灵敏度高。

此种器件的结构如图7所示；

其音响变换部分与通用型超声波陶瓷传声器的相同，在双膜片的中央部分用结合轴与圆锥状谐振子连成为一体。

在圆锥状谐振子的边缘部分装有圆环状弹性橡胶减震器，使之与圆筒状外壳固定。

在电--声变换部分的前面，设有超声波波束整形板，它是对应锥状谐振子的振动模式设置了几个开口。

超声波波束整形板能使在装喇叭板的情况下，不仅波束指向性尖锐，且具有能显著地抑制波束旁瓣的作用。

Theultrasonicwaveisappliedinautomaticfocusofcamera,accuratelocationandotherfields,whosedirectivityofbeammustbesharp.Itmustdemandtheultrasonicmicrophone’simpulseinsuperiorresponse,goodtransitivityandhighsensitivitytomeasurefastandaccurately.Thisdevice’sstructureisasshowninFig.7,anditssoundtransformisthesamewithgeneraltypeultrasonicceramicmicrophone.Itbecomesonewithaxisofcombinationandcone-shapedharmonicoscillatorinthecenterofthedoublediaphragm.Inthecone-shapedharmonicoscillator’sedge,itisassembledwithround-shapedelasticrubbershockabsorbertofastenwithcylindricalshell.Infrontofelectricity-soundpart,theultrasonicbeamplasticplatesetsseveralopeningto