1、振子

 

   壓電陶瓷片稱振子,是電聲轉(zhuǎn)換的元件,對于二分之一波長的振子,振動時(shí),兩端振幅大,中間存在一個(gè)振速為零的截面,稱為節(jié)面,節(jié)面的位置隨著后蓋板及晶片堆的密度、聲連和尺寸而改變。并在節(jié)面位置放入節(jié)板,以便固定振子和整體考慮換能器結(jié)構(gòu)。如果在振子電極上加上等于振子固有頻率的超聲波電壓、振子就以正比于此電壓振幅的振動,推動兩金屬蓋板縱向振動,把超聲波能量傳播出去。

 

2、前后金屬蓋板

 

   金屬前蓋板用硬鋁或鎂鋁合金等輕金屬,后蓋板采用鋼或黃銅重金屬,是為使前蓋板產(chǎn)生遠(yuǎn)大于后蓋板的位移量。根據(jù)動量守恒定律和換能器工作原理、可知節(jié)板兩邊的動量大小相等,方向相反,知其運(yùn)動速度與密度成反比。利用鋁作為前蓋板,鋼作為后蓋板,其位移比率約為三比一。在此種情況下,輕金屬表面位移較大,可輻射出振子中貯存的振動能量的較大部分。輕金屬前蓋板設(shè)計(jì)成喇叭形,可以降低機(jī)械Q值,為了增加頻帶寬度,并和下一級媒體匹配,可在前蓋板打上許多小孔,這樣,可以使硬鋁(比重2.7)和水(比重1)匹配,以利于超聲能量的定向傳輸。超聲波發(fā)生器是一個(gè)超聲頻電子振蕩器,當(dāng)把振蕩器產(chǎn)生的超聲頻電壓加到超聲換能器的壓電陶瓷上時(shí),壓電陶瓷元件就在電場作用下產(chǎn)生縱振動。壓電元件在超聲振蕩時(shí),仿佛是一個(gè)小活塞,其振幅很小,約為1～10-2Λm,但這種振動的加速度很大,是重力加速度的10～103倍,于是把電磁振蕩能量轉(zhuǎn)化為振動能量,這種巨大的超聲波能量,沿著特定方向傳播出來。

 

3、超聲波蕩器(驅(qū)動電路)

 

   超聲換能器要把電能轉(zhuǎn)變?yōu)槌暡芰?必須對其提供超聲頻交流信號,產(chǎn)生這種信號的電路叫超聲波振蕩器,或超聲信號發(fā)生器,又稱為超聲驅(qū)動電路。超聲信號發(fā)生器電路形式很多,從有自激式振蕩器、他激式振蕩器、自跟蹤、鎖相環(huán)式振蕩電路等,從使用元件來分有雙極晶體管振蕩電路,VMOS振電路和集成模塊式振蕩電路等。