超声波换能器阅读：19

　　1.压电式换能器

　　最常见类型，利用压电陶瓷片堆叠或环状结构，在谐振频率下高效转换能量。结构紧凑、效率高、易于批量制造。

　　2.磁致伸缩换能器

　　利用某些金属合金（如铁钴镍合金）在磁场中发生长度变化的特性。适用于大功率、低频（如15–25kHz）场合，但体积大、效率较低，现已较少使用。

　　3.复合式换能器

　　将多个压电单元组合，或与匹配层、背衬材料集成，用于提高带宽、指向性或输出稳定性，常见于医疗超声探头。

　　1.谐振频率：换能器效率最高的工作频率，由材料厚度和结构决定。

　　2.机电耦合系数（k）：反映电能与机械能转换效率，值越高越好。

　　3.阻抗匹配：需与超声电源（发生器）输出阻抗匹配，否则能量反射严重，导致发热甚至损坏。

　　4.品质因数（Q值）：高Q值意味着窄带宽、高选择性，适合连续工作；低Q值则响应快，适合脉冲应用。

　　5.最大输出功率与温升：长时间高功率运行会导致温升，可能引起压电材料退极化，需良好散热设计。

　　超声波换能器的核心是压电效应。大多数换能器采用压电陶瓷材料（如PZT，锆钛酸铅）作为功能元件。当在压电陶瓷两端施加交变电压时，材料会因逆压电效应产生高频机械振动，从而辐射出超声波；反之，当超声波作用于压电陶瓷时，又会因正压电效应产生电信号，实现接收功能。

　　在多数工业应用中（如清洗、焊接），换能器主要工作在发射模式，将高频电能（通常为20 kHz～100 kHz或更高）转化为机械振动，并通过变幅杆或工具头传递到负载。

　　1.避免空载运行

　　超声波换能器（尤其用于清洗或焊接的）在无负载（如清洗槽无水、焊头未接触工件）状态下通电，会导致能量无法释放，大量反射回换能器，引起过热、开裂甚至烧毁。务必确保有有效负载后再启动。

　　2.保持良好散热

　　换能器工作时会产生热量，应保证安装面与散热块（或水冷套）紧密贴合。工业设备中常采用强制风冷或水冷降温。

　　3.防止机械冲击与过载

　　压电陶瓷脆性大，剧烈撞击或超负荷振动易导致碎裂。安装时需按厂家要求施加适当预紧力（通常通过螺栓压紧），既不能过松（影响振动传递），也不能过紧（压碎陶瓷）。

　　4.定期检查连接与密封

　　对于水下或潮湿环境使用的换能器（如超声清洗机），需检查电缆接头是否防水、胶封是否老化，防止水分渗入造成短路或腐蚀。

　　5.频率跟踪与匹配

　　随着温度或负载变化，换能器谐振频率可能漂移。现代超声电源通常具备自动频率跟踪（AFC）功能，应确保该功能正常，以维持高效能量传输。

　　1.工业清洗：超声波清洗机中的换能器粘接在清洗槽底部，产生空化效应去除污垢。

　　2.塑料/金属焊接：通过换能器+变幅杆将高频振动传递至焊点，实现局部熔融连接。

　　3.医疗设备：B超探头、超声刀、雾化器等依赖微型高精度换能器。

　　4.无损检测：用于发射和接收超声波，探测材料内部缺陷。

　　5.加湿与雾化：高频振动将液体打散成微米级雾滴。

　　1.不出振或振幅弱：可能因压电片开裂、引线断路、驱动电源故障或频率失谐。

　　2.异常发热：多因阻抗不匹配、空载运行、散热不良或内部短路。

　　3.噪音大或振动不稳：安装松动、变幅杆裂纹、负载不均或谐振点偏移。

　　4.寿命缩短：长期超功率运行、频繁启停、环境湿度过高或冷却不足。