超聲波的發生是換能器的什麼效應

Ⅰ 壓電換能器產生和接收超聲波時,分別引用了什麼效應

發射超聲波是：逆壓電效應，
接收超聲波是：壓電效應。

Ⅱ 超聲發生器與換能器有什麼關聯

觀看馬戲團的動物表演，最吸引人的莫過於「小狗算算術」了。在一個大黑板上，馴獸員寫上一個算式，不管是加減還是乘除，只要答案不超過10，小狗都能用叫聲給出正確的答案，令觀眾感嘆不已。不知內情的人，以為小狗真的會算算術，其實大謬不然。這裡面有個小小的秘密。

原來，狗有兩只特殊靈敏的耳朵。它除了可以聽見「可聽聲」外，還能聽見3.8萬赫的超聲。據此，馴獸員利用暗藏的小型超聲發生器，只要發出某一超聲信號，經過訓練的小狗，就能按照信號發出一定數目的叫聲來。由於觀眾無法聽見這種超聲信號，所以就感到十分驚奇了。

超聲發生器是人工產生超聲的裝置。最早的超聲發生器是由英國人伽爾頓在1883年發明的。因它工作原理類似體育裁判使用的哨笛，所以叫「伽爾頓哨」。吹哨笛時，快速的氣流沖擊哨笛內腔的尖形邊緣，便會發出聲音來。哨笛的內腔越小，發出的聲音頻率越高。如果哨笛的內腔小到一定程度，發出的聲音就會成為超聲。伽爾頓哨就是根據這個原理製成的。伽爾頓哨用來產生超聲的氣流可以靠嘴去吹，也可以用空氣壓縮機產生的壓縮空氣。伽爾頓哨的功率很低，最早用來馴狗，現在多用在洗滌機之類的小型機械上，做清潔物體上污點之用。

為了獲得較大功率的超聲，20世紀以來，人們又在極力尋找產生超聲的新的途徑。在這時候，人們想起了揚聲器。無論收音機、擴音機還是錄音機，工作時它的揚聲器都有聲音傳出來，這聲音是由電子放大器放大的電流轉化來的。如果把普通的揚聲器在結構上做一些改變，不是可以讓它產生出超聲來嗎？實踐的結果表明，這條路是可行的。不過，利用揚聲器作超聲發生器，產生的超聲頻率只有3萬～5萬赫，頻率再增加，它的工作效率就會顯著降低，因此實用價值不大。

但是，用揚聲器來產生超聲，給了人們一個啟示：可以把電流轉化為超聲。問題是要獲得頻率高、功率大的超聲，必須要找到合適的電聲轉換器件，也就是「換能器」才行。經過廣大科技人員多年不斷地研究，現在世界上已經出現了兩種應用廣泛的「換能器」：電致伸縮換能器和磁致伸縮換能器。

電致伸縮換能器，是利用所謂的「逆壓電效應」的原理製成的。很早人們發現，石英一類的晶體薄片，如果在它的兩面施加作用力，它就會發生變形，同時兩面產生不同的電荷：施加壓力，晶片伸長而變薄，上面產生正電荷，下面產生負電荷。施加拉力，晶片縮短、變厚，上面產生負電荷，下面產生正電荷。這種現象就叫壓電效應。如果反過來，通過電源在晶片上下兩面加上不同的電荷，它就會變厚或變薄，這就是逆壓電效應，或叫電致伸縮現象。根據電致伸縮現象，把電流方向不斷變化的交流電，加在石英晶片上，晶片就會忽而變厚忽而變薄地振動起來。只要交流電的頻率高於2萬赫，晶片就能產生超聲出來。利用電致伸縮換能器，可以產生幾百萬赫高功率的超聲。

1842年，英國科學家焦耳發現，把鎳棒或鐵棒放在磁場里，它的長度會發生變化，這就是磁致伸縮現象。根據磁致伸縮現象製成的「磁致伸縮換能器」，外形和結構跟普通的變壓器差不多。不過它的「鐵芯」是由鐵鎳合金薄片組成的，外面繞以線圈。當線圈中通上高頻率的交流電時，交流電產生的交變磁場便會使「鐵芯」一伸一縮地振動起來，從而產生出超聲來。

有趣的是，利用電致伸縮和磁致伸縮現象，人們還製成了「超聲接收器」。不過它的工作原理恰好同超聲發生器的工作原理相反，它是把接收到的超聲信號，通過晶片或鎳棒的振動產生出高頻電流。這種高頻電流經電子放大器放大後，可以用儀器顯示出來。根據儀器的顯示，很容易知道接收到的超聲的頻率和強度，並且還能判斷出超聲傳來的方位和距離。

超聲波潔牙術

超聲波潔牙術就是通過超聲波的高頻震盪作用，去除牙齒上的牙結石、煙漬和茶斑，可以防止牙齦出血或者牙齒松動的情況，幫助治療牙周炎等口腔疾病，而且對牙面的損害非常小。

超聲波洗牙禁用於置有心臟起搏器，血液病如急性白血病、再生障礙性貧血，艾滋病的患者。

洗牙後一般不影響進食，但由於牙齒結構的原因即牙頸部的牙骨質很薄，有些人洗牙後會出現敏感症狀。這種過敏的疼痛是激發性的，持續時間短，刺激去除後疼痛即消失，一般不需採取特殊處理，多在2周到1個月可以逐漸消失。洗牙後主要做的就是自我的口腔衛生維護，如採用正確的方法刷牙，使用牙線、牙間刷等，以控制菌斑的形成。

Ⅲ 超聲波機械效應的原理

機械效應（Mechanical effect）就是電流會產生磁場，巨大的短路電流會產生巨大的電磁應力，對於電路設備的支持部分可能造成機械損壞，超聲在介質中前進時所產生的效應。
原理
超聲的機械效應是超聲最基本的原發的效應，不管超聲強度大小均產生此種效應。
它的來源有二：
一是超聲在介質中前進所產生的機械效應，稱為行波場中的機械效應。
另理超聲在介質傳播時由反射而產生的機械效應，稱為駐波場中的機械效應。
前者由於超聲振動使人體組織中各質點受到交替變化的壓縮和伸張產生的正壓和負壓，通訊由此而得到 的巨大加速度，在一般治療強度下，人體組織內的壓力變化約為±304kPa（3個大氣壓），如此時超聲頻率1MHz ，則每一細胞所承受的壓力變化約0.4~0.8Pa(4~8mg)。

後者由么射波和前進波的干涉而形成，可影響人體組織張力、壓力，使機體質點獲得更為巨大的加速度，使離解的液體內不同質量的離子獲得不同的運動速度。

質點大的離子落後於質點小的離子，離子之間便發生相對運動，產生摩擦而形成能量。

可知駐波場中的機械效應主要是由於運動速度差引起，它在機械效慶中甚至比壓力變化所起的作用還要大。已知組織受超聲作用時，由換能器振動產生單向性運動的超聲場，在組織中反復周期地振盪運動，此種單向流動的聲流，在氣泡表面、細胞和細胞膜界面特別明顯。

Ⅳ 超聲波探傷中最常用的換能器是利用什麼原理

換能器就是壓電效應，探傷原理主要利用聲波傳播時間和回波的幅度

Ⅳ 壓電換能器作為超聲波的發生器和接收器,分別應用了什麼效應

發生器，用來做發射用，是用逆壓電效應。接收是用正壓電效應。

Ⅵ 超聲波「空化效應」是什麼意思

在液體中傳播的超聲波能對物體表面的污物進行清洗，其原理可用「空化」現象來解釋：超聲波振動在液體中傳播的音波壓強達到一個大氣壓時，其功率密度為0.35w/cm²，這時超聲波的音波壓強峰值就可達到真空或負壓，但實際上無負壓存在，因此在液體中產生一個很大的力，將液體分子拉裂成空洞。此空洞非常接近真空，它在超聲波壓強反向達到最大時破裂，由於破裂而產生的強烈沖擊將物體表面的污物撞擊下來。這種由無數細小的空化氣泡破裂而產生的沖擊波現象稱為「空化」現象。
這一偉大的發現給人類首先造福於人類的衛生事業，比如超聲波洗牙、超聲波清潔珠寶、超聲波清潔在工業消毒中的應用……

Ⅶ 壓電式超聲波換能器原理是什麼

超聲換能器是將電能轉化為機械振動並放大振幅的部件，主要包括超聲換能器，超聲波變幅桿和超聲波焊頭。超聲波塑料焊接機上的超聲換能器的工作原理，就是利用壓電陶瓷材料的逆壓電效應產生振動工作的。

將一壓電晶體置於外電場中，在電場的作用下，引起晶體內部正負電荷重心的移動，這一極化位移又導致晶體發生形變，這就叫做逆壓電效應。

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超聲波換能器的應用十分廣泛,它按應用的行業分為工業、農業、交通運輸、生活、醫療及軍事等。按實現的功能分為超聲波加工、超聲波清洗、超聲波探測、檢測、監測、遙測、遙控等；按工作環境分為液體、氣體、生物體等;按性質分為功率超聲波、檢測超聲波、超聲波成像等。

超聲波清洗的機理是利用超聲波在清洗液中傳播時的空化、輻射壓、聲流等物理效應, 對清洗件上的污物產生的機械起剝落作用, 同時能促進清洗液與污物發生化學反應, 達到清洗物件的目的。超聲波清洗機所用的頻率根據清洗物的大小和目的可選用10～500 kHz, 一般多為20～50 kHz。

Ⅷ 超聲波換能器的原理是什麼

超聲波清洗機換能器是一種能量轉換器件，它的功能是將輸入的電功率轉換成機械功率（即超聲波）再傳遞出去，而它自身消耗掉很少的一部分功率（小於10%）。所以，使用超聲波換能器最應考慮的問題就是與輸入輸出端的匹配，其次是機械安裝和配合尺寸。市面上超聲波機械種類繁多，客戶必須提供准確可靠的指標，才能保證公司提供的換能器產品能與貴公司的機器良好匹配，發揮最佳性能。
因換能器品種繁多，本文只提供部分換能器參數。
①諧振頻率：f，單位：KHz
該頻率是指用頻率發生器，毫伏表等通過傳輸線路法測得的頻率，或用阻抗特性分析儀等類似儀器測得的頻率。一般通稱小信號頻率。與它相對的是上機頻率，即客戶將換能器通過電纜連到驅動電源上，通電後空載或有載時測得的實際工作頻率。因客戶的匹配電路各不相同，同樣的換能器配不同的驅動電源表現出來的頻率是不同的，這樣的頻率不能作為訂貨依據。
②換能器電容量：CT，單位：PF
即換能器自由電容，一般可用電容電橋在400Hz-1000Hz的頻率下測得，也可用阻抗特性分析儀類似儀器。再簡單點，用一般的攜帶型電容表測量也可滿足要求。
③換能器工作方式
因加工方式和要求不同，換能器的工作方式大致可分為連續工作（花邊機，CD套機，拉鏈機，金屬焊接等）和脈沖式工作（如塑焊機），不同的工作方式對換能器的要求是不同的。一般而言，連續式工作幾乎沒有停頓時間，但工作電流不是很大，脈沖工作是間歇式的，有停頓，但瞬間電流很大。平均而言，兩種狀態的功率都很大的。
④換能器型式和最大功率
整機廠家可能對於不同用途和目的的機器的標稱功率有不同的規定，換句話說，同樣的換能器用在不同的機器上標稱功率可能是不同的。為避免產生岐義，客戶應詳細說明換能器的結構型式，如柱型、倒喇叭型等，及壓電陶瓷晶片的直徑和片數。
⑤安裝和配合尺寸
主要有變幅桿材質，表面處理方式，形狀。換能器與變幅桿連接螺紋，變幅桿與模具連接螺紋，變幅桿法蘭盤處直徑、厚度、缺口或螺孔數量和位置。

Ⅸ 超聲波換能器組成及工作原理

1、超聲波換能器組成：超聲波換能器由外殼、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採用厚度方向極化的PZT-5壓電材料製成，Cymbal陣列接收器由8～16隻Cymbal換能器、兩個金屬圓環和橡膠墊圈組成。

2、超聲波換能器工作原理：超聲波感測器是利用超聲波的特性研製而成 的感測器。超聲波是一種振動頻 率高於聲波的機械波，由換能晶片在電壓的激勵下發生振動產生的，它具有頻率高、波長短、繞射現象小，特別是方向性好、能夠 成為射線而定向傳播等特點。

(9)超聲波的發生是換能器的什麼效應擴展閱讀：

超聲波換能器的應用：

超聲波換能器應用 超聲波換能器的應用十分廣泛,它按應用的行業分為工業、農業、交通運輸、生活、醫療及軍事等。按實現的功能分為超聲波加工、超聲波清洗、超聲波探測、檢測、監測、遙測、遙控等；按工作環境分為液體、氣體、生物體等;按性質分為功率超聲波、檢測超聲波、超聲波成像等。

壓電陶瓷變壓器 壓電陶瓷變壓器是利用極化後壓電體的壓電效應來實現電壓輸出的。

超聲波馬達 超聲波馬達是把定子作為換能器, 利用壓電晶體的逆壓電效應讓馬達定子處於超聲波頻率的振動, 然後靠定子和轉子間的摩擦力來傳遞能量, 帶動轉子轉動。

超聲波清洗 超聲波清洗的機理是利用超聲波在清洗液中傳播時的空化、輻射壓、聲流等物理效應。

超聲波焊接 超聲波焊接有超聲波金屬焊接和超聲波塑料焊接兩大類。

Ⅹ 超聲波的原理是什麼啊

1超聲波簡介

我們把頻率高於20KHz的聲波稱為超聲波，超聲波具有良好的方向性和穿透能力，特別是在水中，傳播距離更遠。無論是在軍事上、農業上還是在生活中都有廣泛的應用，可以用來測速度、測距離、消毒殺菌、清洗、焊接等。

人耳能聽到的超聲波頻率范圍大概是20Hz-20KHz，超聲波的頻率大於人類聽覺上限，因此叫做「超聲波」。

超聲波與普通聲波一樣，也具有反射、折射、衍射、散射等特點，但是超聲波的波長較短，有的是幾厘米，低至千分之幾毫米。波長越短，聲波的衍射特性就越差，可以在介質中穩定地進行直線傳播，因此波長較短的超聲波具有很強的直線傳播能力。眾所周知，聲音在空氣中傳播時，會推動空氣中的粒子振動做功，而聲波功率的大小表示聲波做功快慢，在相同環境下，聲波的頻率越高功率就越大。超聲波的頻率大於20KHz，因此超聲波的功率較高。

超聲波主要有兩個參數：

頻率：F≥20000Hz（通常把F≥15000Hz的聲波也稱為超聲波）；

功率密度：p=發射功率（W）/發射面積（cm2）；通常p≥0.3w/cm。

超聲波具有如下特性：

（1）超聲波具有在氣體、液體、固體等介質中進行效傳播的能力。

（2）超聲波具有很強的傳遞能量的能力。

（3）超聲波具有反射特性，還會產生干涉、疊加和共振現象。

（4）超聲波在液體介質中傳播時，可在界面上產生空化現象和強烈的沖擊。

超聲波的特性及工作原理

2超聲波用途

超聲波在生活中的很多方面都有應用，主要有以下幾個方面：

1）醫學方面

在醫學方面，超聲波主要應用為醫學診斷與臨床治療。醫學診斷中，超聲波的主要應用為B超。由於超聲波具有反射、折射等特點，如果將超聲波發射到人體內，它就會在人體內部發生反射，人體內部各個形狀大小都不一樣，因此反射回來的聲波方向、強度等信息也不同，醫生通過對反射回來的聲波進行分析，再結合一些醫學方面的專業知識，就可以知道人體內部的某些部位是否產生病變。

在臨床治療中，超聲波主要被用來殺死腫瘤細胞和超聲針灸，我們知道超聲波的功率很大，利用醫學影像技術，將多束超聲波聚焦在病變的細胞上，控制好照射的強度和時間，短時間的溫度將達到70~100℃，在保護周圍組織的同時殺死了病變細胞。

超聲針灸就是利用超聲波技術來刺激穴位，這種療法對組織沒有損傷，而且具有無痛、無不適應等優點，在治療小孩子或者一些害怕針灸的患者時有很好的效果。此外，超聲波在體外碎石，理療、牙科等方面也經常使用。

2）超聲清洗

超聲清洗主要基於空化作用，空化作用總體上就是在有壓力和無壓力作用時，每一秒都進行著幾萬次這樣的變換，超聲波在液體內部不斷地進行透射作用，在沒有壓力作用時，液體內部就會出現真空核泡群，在有壓力作用時，真空核泡群在壓力的作用下產生強大的沖擊力，因此可以帶走物體表面的污垢，完成清洗工作。一些表面凹凸不平的器件，或者特別小難以清洗的部件，例如鍾表、電子元器件、電路板等都可以達到很好的清洗效果。而且隨著超聲波頻率的升高，空化作用的效果會減弱，因此超聲波清理的效果很好卻不會傷害到器件表面。

3）超聲測距

由於超聲波的波長相對較短，具有良好的方向性和穿透能力，能量消耗的比較慢，在介質中傳播距離較遠。而且超聲測距的原理簡單，比其他的測距方式都方便容易操作，計算也比較簡便，測量精度也能滿足要求，因此在一些移動式機器人或者導盲系統中有廣泛的應用。