超聲波主要研究超聲波在不同介質(zhì)中的產(chǎn)生、傳播、接收、信息處理及有關(guān)的效應(yīng)等問題。
一、超聲波換能器性能指標
超聲換能器是一種能量轉(zhuǎn)換器件，超聲換能器的特性參數(shù)包括：共振頻率、頻帶寬度、機電耦合系數(shù)、電聲效率、機械品質(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。
（一）、發(fā)射換能器和接收換能器共同要求的性能指標
1、工作頻率
發(fā)射換能器工作頻率等于它本身的諧振基頻，主動式超聲換能器處在接收狀態(tài)下的工作頻率與發(fā)射狀態(tài)下的工作頻率近似相等，被動式接收換能器的工作頻率是一個較寬的頻帶，同時要求換能器自身的諧振基頻要比頻帶的最高頻率高。
2、換能器的機電轉(zhuǎn)換系數(shù)n和機電耦合系數(shù)k
超聲換能器的機電轉(zhuǎn)換系數(shù)是指在機電轉(zhuǎn)換過程中轉(zhuǎn)換后的力學(xué)量（或電學(xué)量）與轉(zhuǎn)換前的電學(xué)量（或力學(xué)量）之比。
對于發(fā)射換能器：機電轉(zhuǎn)換系數(shù)n=力或振速/電壓或電流；
對于接收換能器：機電轉(zhuǎn)換系數(shù)n=應(yīng)電勢或應(yīng)電流/力或振速；
換能器的機電耦合系數(shù)是描述它在能量轉(zhuǎn)換過程中，能量相互耦合程度的物理量。
對發(fā)射換能器：k2=機械振動系統(tǒng)因力效應(yīng)而獲得的交變機械能/電磁系統(tǒng)所儲存的交變電磁能；
對于接收換能器：k2=電磁系統(tǒng)因電效應(yīng)獲得的交變電磁能/機械系統(tǒng)因聲場信號作用而儲存的交變機械能；
3、換能器的阻抗特性
換能器在電路設(shè)計上要與發(fā)射機的末端回路或接收機的輸入電路相匹配。
4、換能器的品質(zhì)因數(shù)Q
換能器的Q值與其工作頻帶寬度和傳輸能量的效率有密切關(guān)系。通常利用換能器等效電路圖和等效機械圖，來求出換能器能效品質(zhì)因數(shù)。
5、方向特性
對于發(fā)射換能器，其方向特性曲線的尖銳程度決定它發(fā)射聲能的集中程度，對接收換能器，其方向特性曲線的尖銳程度決定其探索空間方向角的范圍。
6、換能器的頻率特性
換能器的頻率特性是指換能器的一些重要參數(shù)指標隨工作頻率變化的特性。
（二）、對發(fā)射換能器特別要求的性能指標
1、發(fā)射聲功率
它是描寫發(fā)射器單位時間向介質(zhì)聲場輻射聲能多少的物理量。
2、發(fā)射效率
發(fā)射效率通常采用三個效率來描述，即機電效率、機聲效率、和電聲效率。
機電效率指換能器將電能轉(zhuǎn)換為機械能的效率；
機聲效率指換能器將機械能轉(zhuǎn)換為聲能的效率；
電聲效率指換能器將電能轉(zhuǎn)換為聲能的效率；它等于機電效率與機聲效率的乘積。
（三）、對接收換能器特別要求的性能指標
1、接收換能器的靈敏度
所謂接收換能器的自由場電壓靈敏度是指接收換能器的輸出電壓與在聲場引入換能器之前該點自由聲場聲壓的比值。
2、等效噪聲壓
設(shè)有一正弦聲波入射到接收器上（如果接收器尺寸不比聲波小很多，則應(yīng)當沿正入射方向投射到振動面上），當此電壓輸出的有效值等于接收器的自噪聲在一赫茲帶寬上的均方根電壓值時，則入射聲壓的有效值稱為有效噪聲壓。接收器等效噪聲壓在數(shù)值上等于自噪聲在一赫茲帶寬上均方根電壓值與接收器靈敏度的比值。
二、超聲換能器的研究方法
在研究換能器能量轉(zhuǎn)換與傳輸時需要三組基本方程式：
1、機械振動方程式
2、電路狀態(tài)方程式
3、機電轉(zhuǎn)換關(guān)系式
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