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什么是换能器品质因素q

发布者:大禹电子 发布日期:2020-11-23  浏览量:281

这是对单自由度的机械或电学系统共振尖锐度或频率选择性的度量,有机械品质因素qm和电学品质因素qe两类。特别要指出,机械品质因素qm是换能器谐振特性、频带宽度或阻尼的一个量度,尤其是阻尼对换能器的工作状态有非常密切的关系。qm对换能器产生的波形和接收时的响应曲线等有着重要的影响。机械品质因素qm的定义为:

qm=ω0m/rm=π/δ≈f0/△f

式中:ω0—谐振时的角频率,即ω=2πf0;f0-机械共振频率;△f-频带宽度,它等于f2-f1,这里的f1和f2分别是低于和高于f0的频率,在该频率处速度振幅将下降到它的极大值(谐振点)的0.707倍,即20lg0.707=3db;m-振动系统的等效质量,这在通常是把换能器当作具有分布常数来进行测定的;rm-换能器机械阻抗的力阻分量,它相当于换能器中的能量消耗;δ-这是一个作自由振动但有阻尼的换能器的对数减缩,它等于rm/2f0m。

对于qm大的换能器,其频带宽度窄,在谐振频率点上有较高的灵敏度,即谐振峰尖锐,一个短促的电脉冲就能使高qm值的发射换能器有一个较长持续时间的“振铃”存在(就像敲锣,击一下就会响一阵,然而在检测技术应用中则不希望出现这种“振铃”干扰),或者,在接收时会因“滤波”作用(即截止频率范围窄)而使输出的电信号不能准确代表真实的宽频带超声脉冲(同样以敲锣为例--击一下马上用手捂住锣面,则锣声短促即止)。在实际应用中,需要施加到换能器上的发射电压在理论上能在辐射表面上产生尽可能大的振幅位移(达到谐振状态),而在撤除此电压后,换能器应能尽快地停振,即使得振幅回零(这样就可以产生短促的声脉冲)。在接收状态下,则应使应力脉冲(声脉冲)施加到理想的接收换能器上时不会产生“振铃”现象,输出的电信号才能真实地再现应力波的情况。

从上述这些要求来看,都希望换能器的qm值较低为好。qm值的大小除与换能元件本身的材料特性有关外,通常可以通过附加阻尼的方法来降低qm值,而且,在qm值较低时,换能器的频率响应将趋于较平坦的曲线,获得较好的,但也相应降低了灵敏度。


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