换能器

　　换能器是进行声能与其他形式的能量间转换的器件，通常与相关的振动、辐射、散射和类比电路组成转换系统，是决定整个系统性能的关键。

　　按组成换能器的压电元件形状分为薄板形, 圆片形, 圆环形, 圆 管形, 圆棒形, 薄壳球形, 压电薄膜等;

　　按振动模式分为伸缩振动, 弯曲振动, 扭转振动等;

　　按伸缩振动的 方向分为厚度, 切向, 纵向, 径向等;

　　按压电转换方式 分为发射型 ( 电-声转换) , 接收型 ( 声-电转换) , 发射/接收复合型等.

　　按工作环境分为液体, 固体, 气体, 生物体等。

　　换能器是一种能量转换器件,其性能描述与评价需要许多参数. 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.

　　为了确定换能器的工作状态,必须求出它的机械振动系统的状态方程式和电路系统状态方程式.换能器机械系统的状态方程式(简称为机械振动方程)是换能器处于工作状态时,描写它的机械振动系统的力与振速的关系式,而电路系统的状态方程式(简称电路状态方程式)是描写电路系统的振动特性的. 由于换能器的机械系统和电路系统是互相耦合的,所以机械系统的振动会影响到电路的平衡,而电路的变化也会影响到机械系统的振动,因此我们总是利用这些方程组分析、讨论换能器的工作特性.

　　由上述换能器的三组基本关系式,可以对应地作出换能器三种形式的等效图. 第一种是等效机械图,将换能器等效为一个纯机械系统的等效图;第二种是把机械一边的元件和参量,通过机电转换化为电路一边的元件和参量,即把一个换能器等效为一个纯电路系统,称此为等效电路图;第三种称为等效机电图,同时包含电路一边和机械一边的等效图. 利用这些等效图可以简便地求出换能器的若干重要的性能指标.