超聲波換能器是一種能量轉(zhuǎn)換器件，其性能描述和評(píng)價(jià)需要許多參數(shù)。換能器的特性參數(shù)包括共振頻率、頻帶寬度、機(jī)電耦合系數(shù)、電聲效率、機(jī)械品質(zhì)因數(shù)、阻抗特性、頻率特性、指向性、發(fā)射及接收靈敏度等等。

不同用途的換能器對(duì)性能參數(shù)的要求不同，例如，對(duì)于發(fā)射型換能器，要求換能器有大的輸出功率和高的能量轉(zhuǎn)換效率;而對(duì)于接收型換能器，則要求寬的頻帶和高的靈敏度及分辨率等。因此，在換能器的具體設(shè)計(jì)過程中，根據(jù)具體的應(yīng)用，對(duì)換能器的有關(guān)參數(shù)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。

超聲波換能器的功能是將輸入的電功率轉(zhuǎn)換成機(jī)械功率（即超聲波）再傳遞出去，而自身消耗很少的一部分功率。

超聲波換能器，要解決的技術(shù)問題是設(shè)計(jì)一種作用距離大、頻帶寬的超聲波換能器。

換能器由外殼、匹配層、壓電陶瓷圓盤換能器、背襯、引出電纜和Cymbal陣列接收器組成。壓電陶瓷圓盤換能器采用厚度方向極化的PZT-5壓電材料制成，Cymbal陣列接收器由8～16只Cymbal換能器、兩個(gè)金屬圓環(huán)和橡膠墊圈組成。本發(fā)明的作用距離大于35m，頻帶寬度達(dá)到10kHz，能檢測(cè)高速移動(dòng)的遠(yuǎn)距離目標(biāo)。

超聲波清洗的機(jī)理是利用超聲波在清洗液中傳播時(shí)的空化、輻射壓、聲流等物理效應(yīng), 對(duì)清洗件上的污物產(chǎn)生的機(jī)械起剝落作用, 同時(shí)能促進(jìn)清洗液與污物發(fā)生化學(xué)反應(yīng), 達(dá)到清洗物件的目的。超聲波清洗機(jī)所用的頻率根據(jù)清洗物的大小和目的可選用10～500 kHz, 一般多為20～50 kHz。隨著超聲波換能器頻率的增加,可采用郎之萬振子、縱向振子、厚度振子等。在小型化方面, 也有采用圓片振子的徑向振動(dòng)和彎曲振動(dòng)的。超聲波清洗在各種工業(yè)、農(nóng)業(yè)、家用設(shè)備、電子、汽車、橡膠、印刷、飛機(jī)、食品、醫(yī)院和醫(yī)學(xué)研究等行業(yè)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。

使用超聲波換能器主要考慮的問題就是與輸入輸出端的匹配，其次是機(jī)械安裝和配合尺寸。換能器的頻率相對(duì)而言還比較直觀些。該頻率是指用頻率（函數(shù)）發(fā)生器，毫伏表，示波器等通過傳輸線路法測(cè)得的頻率，或用網(wǎng)絡(luò)阻抗分析儀等類似儀表測(cè)得的頻率。一般通稱小信號(hào)頻率。與它相對(duì)應(yīng)的是上機(jī)頻率，即客戶將換能器通過電纜連到機(jī)箱上，通電后空載或有載時(shí)測(cè)得的實(shí)際工作頻率。因客戶匹配電路各不相同，同樣的換能器在不同的驅(qū)動(dòng)電源（電箱）表現(xiàn)出來的頻率是不同的，這樣的頻率不能作為交流討論的依據(jù)。

超聲波傳感器工作原理：超聲波傳感器是利用超聲波特性開發(fā)的傳感器。超聲波是一種振動(dòng)頻率聲波的機(jī)械波，而超聲波傳感器一般有兩種形式：磁膨脹和壓電陶瓷。
磁致伸縮超聲傳感器的工作原理：富鐵金屬在磁場作用下膨脹收縮。用這種方法將富含鐵的金屬芯包裹在銅線中。然后將零件包含在罐中。當(dāng)電流通過銅線時(shí)，金屬芯會(huì)膨脹并增加。像壓電傳感器一樣，設(shè)定頻率的電流會(huì)產(chǎn)生諧振效果。
超聲波換能器的工作原理

超聲波換能器的工作原理主要基于壓電效應(yīng)或磁致伸縮效應(yīng)。當(dāng)施加外部電壓時(shí)，壓電陶瓷會(huì)產(chǎn)生伸縮變形，從而產(chǎn)生超聲波。而磁致伸縮材料則在磁場作用下發(fā)生形變，同樣可以產(chǎn)生超聲波。
超聲波換能器的應(yīng)用場景醫(yī)療領(lǐng)域：
超聲波在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用廣泛，如B超、無損檢測(cè)、藥物輸送等。通過超聲波換能器產(chǎn)生的超聲波，可以對(duì)人體內(nèi)部進(jìn)行無創(chuàng)檢測(cè)，為疾病診斷提供重要依據(jù)。同時(shí)，它還可以用于藥物輸送，通過聲波的振動(dòng)使藥物均勻分布在病變部位，提高治療效果。
工業(yè)領(lǐng)域：在工業(yè)領(lǐng)域，超聲波換能器可用于無損檢測(cè)、清洗、焊接等領(lǐng)域。它可以檢測(cè)材料內(nèi)部的缺陷，提高產(chǎn)品質(zhì)量。同時(shí)，利用超聲波的振動(dòng)作用，還可以對(duì)工件進(jìn)行清洗和焊接。
科研領(lǐng)域：超聲波在科研領(lǐng)域的應(yīng)用同樣廣泛。例如，利用超聲波換能器進(jìn)行聲學(xué)成像、聲速測(cè)量等實(shí)驗(yàn)，可以深入了解物質(zhì)的聲學(xué)性質(zhì)，為科學(xué)研究提供有力支持。
總之，超聲波換能器作為一種重要的聲學(xué)設(shè)備，在醫(yī)療、工業(yè)、科研等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。隨著科技的不斷發(fā)展，相信超聲波換能器的應(yīng)用前景將更加廣闊。讓我們共同期待這個(gè)神奇的領(lǐng)域?yàn)槲覀儙砀鄤?chuàng)新與突破！