超声波的发生是换能器的什么效应

Ⅰ 压电换能器产生和接收超声波时,分别引用了什么效应

发射超声波是：逆压电效应，
接收超声波是：压电效应。

Ⅱ 超声发生器与换能器有什么关联

观看马戏团的动物表演，最吸引人的莫过于“小狗算算术”了。在一个大黑板上，驯兽员写上一个算式，不管是加减还是乘除，只要答案不超过10，小狗都能用叫声给出正确的答案，令观众感叹不已。不知内情的人，以为小狗真的会算算术，其实大谬不然。这里面有个小小的秘密。

原来，狗有两只特殊灵敏的耳朵。它除了可以听见“可听声”外，还能听见3.8万赫的超声。据此，驯兽员利用暗藏的小型超声发生器，只要发出某一超声信号，经过训练的小狗，就能按照信号发出一定数目的叫声来。由于观众无法听见这种超声信号，所以就感到十分惊奇了。

超声发生器是人工产生超声的装置。最早的超声发生器是由英国人伽尔顿在1883年发明的。因它工作原理类似体育裁判使用的哨笛，所以叫“伽尔顿哨”。吹哨笛时，快速的气流冲击哨笛内腔的尖形边缘，便会发出声音来。哨笛的内腔越小，发出的声音频率越高。如果哨笛的内腔小到一定程度，发出的声音就会成为超声。伽尔顿哨就是根据这个原理制成的。伽尔顿哨用来产生超声的气流可以靠嘴去吹，也可以用空气压缩机产生的压缩空气。伽尔顿哨的功率很低，最早用来驯狗，现在多用在洗涤机之类的小型机械上，做清洁物体上污点之用。

为了获得较大功率的超声，20世纪以来，人们又在极力寻找产生超声的新的途径。在这时候，人们想起了扬声器。无论收音机、扩音机还是录音机，工作时它的扬声器都有声音传出来，这声音是由电子放大器放大的电流转化来的。如果把普通的扬声器在结构上做一些改变，不是可以让它产生出超声来吗？实践的结果表明，这条路是可行的。不过，利用扬声器作超声发生器，产生的超声频率只有3万～5万赫，频率再增加，它的工作效率就会显著降低，因此实用价值不大。

但是，用扬声器来产生超声，给了人们一个启示：可以把电流转化为超声。问题是要获得频率高、功率大的超声，必须要找到合适的电声转换器件，也就是“换能器”才行。经过广大科技人员多年不断地研究，现在世界上已经出现了两种应用广泛的“换能器”：电致伸缩换能器和磁致伸缩换能器。

电致伸缩换能器，是利用所谓的“逆压电效应”的原理制成的。很早人们发现，石英一类的晶体薄片，如果在它的两面施加作用力，它就会发生变形，同时两面产生不同的电荷：施加压力，晶片伸长而变薄，上面产生正电荷，下面产生负电荷。施加拉力，晶片缩短、变厚，上面产生负电荷，下面产生正电荷。这种现象就叫压电效应。如果反过来，通过电源在晶片上下两面加上不同的电荷，它就会变厚或变薄，这就是逆压电效应，或叫电致伸缩现象。根据电致伸缩现象，把电流方向不断变化的交流电，加在石英晶片上，晶片就会忽而变厚忽而变薄地振动起来。只要交流电的频率高于2万赫，晶片就能产生超声出来。利用电致伸缩换能器，可以产生几百万赫高功率的超声。

1842年，英国科学家焦耳发现，把镍棒或铁棒放在磁场里，它的长度会发生变化，这就是磁致伸缩现象。根据磁致伸缩现象制成的“磁致伸缩换能器”，外形和结构跟普通的变压器差不多。不过它的“铁芯”是由铁镍合金薄片组成的，外面绕以线圈。当线圈中通上高频率的交流电时，交流电产生的交变磁场便会使“铁芯”一伸一缩地振动起来，从而产生出超声来。

有趣的是，利用电致伸缩和磁致伸缩现象，人们还制成了“超声接收器”。不过它的工作原理恰好同超声发生器的工作原理相反，它是把接收到的超声信号，通过晶片或镍棒的振动产生出高频电流。这种高频电流经电子放大器放大后，可以用仪器显示出来。根据仪器的显示，很容易知道接收到的超声的频率和强度，并且还能判断出超声传来的方位和距离。

超声波洁牙术

超声波洁牙术就是通过超声波的高频震荡作用，去除牙齿上的牙结石、烟渍和茶斑，可以防止牙龈出血或者牙齿松动的情况，帮助治疗牙周炎等口腔疾病，而且对牙面的损害非常小。

超声波洗牙禁用于置有心脏起搏器，血液病如急性白血病、再生障碍性贫血，艾滋病的患者。

洗牙后一般不影响进食，但由于牙齿结构的原因即牙颈部的牙骨质很薄，有些人洗牙后会出现敏感症状。这种过敏的疼痛是激发性的，持续时间短，刺激去除后疼痛即消失，一般不需采取特殊处理，多在2周到1个月可以逐渐消失。洗牙后主要做的就是自我的口腔卫生维护，如采用正确的方法刷牙，使用牙线、牙间刷等，以控制菌斑的形成。

Ⅲ 超声波机械效应的原理

机械效应（Mechanical effect）就是电流会产生磁场，巨大的短路电流会产生巨大的电磁应力，对于电路设备的支持部分可能造成机械损坏，超声在介质中前进时所产生的效应。
原理
超声的机械效应是超声最基本的原发的效应，不管超声强度大小均产生此种效应。
它的来源有二：
一是超声在介质中前进所产生的机械效应，称为行波场中的机械效应。
另理超声在介质传播时由反射而产生的机械效应，称为驻波场中的机械效应。
前者由于超声振动使人体组织中各质点受到交替变化的压缩和伸张产生的正压和负压，通讯由此而得到 的巨大加速度，在一般治疗强度下，人体组织内的压力变化约为±304kPa（3个大气压），如此时超声频率1MHz ，则每一细胞所承受的压力变化约0.4~0.8Pa(4~8mg)。

后者由么射波和前进波的干涉而形成，可影响人体组织张力、压力，使机体质点获得更为巨大的加速度，使离解的液体内不同质量的离子获得不同的运动速度。

质点大的离子落后于质点小的离子，离子之间便发生相对运动，产生摩擦而形成能量。

可知驻波场中的机械效应主要是由于运动速度差引起，它在机械效庆中甚至比压力变化所起的作用还要大。已知组织受超声作用时，由换能器振动产生单向性运动的超声场，在组织中反复周期地振荡运动，此种单向流动的声流，在气泡表面、细胞和细胞膜界面特别明显。

Ⅳ 超声波探伤中最常用的换能器是利用什么原理

换能器就是压电效应，探伤原理主要利用声波传播时间和回波的幅度

Ⅳ 压电换能器作为超声波的发生器和接收器,分别应用了什么效应

发生器，用来做发射用，是用逆压电效应。接收是用正压电效应。

Ⅵ 超声波“空化效应”是什么意思

在液体中传播的超声波能对物体表面的污物进行清洗，其原理可用“空化”现象来解释：超声波振动在液体中传播的音波压强达到一个大气压时，其功率密度为0.35w/cm²，这时超声波的音波压强峰值就可达到真空或负压，但实际上无负压存在，因此在液体中产生一个很大的力，将液体分子拉裂成空洞。此空洞非常接近真空，它在超声波压强反向达到最大时破裂，由于破裂而产生的强烈冲击将物体表面的污物撞击下来。这种由无数细小的空化气泡破裂而产生的冲击波现象称为“空化”现象。
这一伟大的发现给人类首先造福于人类的卫生事业，比如超声波洗牙、超声波清洁珠宝、超声波清洁在工业消毒中的应用……

Ⅶ 压电式超声波换能器原理是什么

超声换能器是将电能转化为机械振动并放大振幅的部件，主要包括超声换能器，超声波变幅杆和超声波焊头。超声波塑料焊接机上的超声换能器的工作原理，就是利用压电陶瓷材料的逆压电效应产生振动工作的。

将一压电晶体置于外电场中，在电场的作用下，引起晶体内部正负电荷重心的移动，这一极化位移又导致晶体发生形变，这就叫做逆压电效应。

(7)超声波的发生是换能器的什么效应扩展阅读：

超声波换能器的应用十分广泛,它按应用的行业分为工业、农业、交通运输、生活、医疗及军事等。按实现的功能分为超声波加工、超声波清洗、超声波探测、检测、监测、遥测、遥控等；按工作环境分为液体、气体、生物体等;按性质分为功率超声波、检测超声波、超声波成像等。

超声波清洗的机理是利用超声波在清洗液中传播时的空化、辐射压、声流等物理效应, 对清洗件上的污物产生的机械起剥落作用, 同时能促进清洗液与污物发生化学反应, 达到清洗物件的目的。超声波清洗机所用的频率根据清洗物的大小和目的可选用10～500 kHz, 一般多为20～50 kHz。

Ⅷ 超声波换能器的原理是什么

超声波清洗机换能器是一种能量转换器件，它的功能是将输入的电功率转换成机械功率（即超声波）再传递出去，而它自身消耗掉很少的一部分功率（小于10%）。所以，使用超声波换能器最应考虑的问题就是与输入输出端的匹配，其次是机械安装和配合尺寸。市面上超声波机械种类繁多，客户必须提供准确可靠的指标，才能保证公司提供的换能器产品能与贵公司的机器良好匹配，发挥最佳性能。
因换能器品种繁多，本文只提供部分换能器参数。
①谐振频率：f，单位：KHz
该频率是指用频率发生器，毫伏表等通过传输线路法测得的频率，或用阻抗特性分析仪等类似仪器测得的频率。一般通称小信号频率。与它相对的是上机频率，即客户将换能器通过电缆连到驱动电源上，通电后空载或有载时测得的实际工作频率。因客户的匹配电路各不相同，同样的换能器配不同的驱动电源表现出来的频率是不同的，这样的频率不能作为订货依据。
②换能器电容量：CT，单位：PF
即换能器自由电容，一般可用电容电桥在400Hz-1000Hz的频率下测得，也可用阻抗特性分析仪类似仪器。再简单点，用一般的便携式电容表测量也可满足要求。
③换能器工作方式
因加工方式和要求不同，换能器的工作方式大致可分为连续工作（花边机，CD套机，拉链机，金属焊接等）和脉冲式工作（如塑焊机），不同的工作方式对换能器的要求是不同的。一般而言，连续式工作几乎没有停顿时间，但工作电流不是很大，脉冲工作是间歇式的，有停顿，但瞬间电流很大。平均而言，两种状态的功率都很大的。
④换能器型式和最大功率
整机厂家可能对于不同用途和目的的机器的标称功率有不同的规定，换句话说，同样的换能器用在不同的机器上标称功率可能是不同的。为避免产生岐义，客户应详细说明换能器的结构型式，如柱型、倒喇叭型等，及压电陶瓷晶片的直径和片数。
⑤安装和配合尺寸
主要有变幅杆材质，表面处理方式，形状。换能器与变幅杆连接螺纹，变幅杆与模具连接螺纹，变幅杆法兰盘处直径、厚度、缺口或螺孔数量和位置。

Ⅸ 超声波换能器组成及工作原理

1、超声波换能器组成：超声波换能器由外壳、匹配层、压电陶瓷圆盘换能器、背衬、引出电缆和Cymbal阵列接收器组成。压电陶瓷圆盘换能器采用厚度方向极化的PZT-5压电材料制成，Cymbal阵列接收器由8～16只Cymbal换能器、两个金属圆环和橡胶垫圈组成。

2、超声波换能器工作原理：超声波传感器是利用超声波的特性研制而成 的传感器。超声波是一种振动频 率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的，它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够 成为射线而定向传播等特点。

(9)超声波的发生是换能器的什么效应扩展阅读：

超声波换能器的应用：

超声波换能器应用 超声波换能器的应用十分广泛,它按应用的行业分为工业、农业、交通运输、生活、医疗及军事等。按实现的功能分为超声波加工、超声波清洗、超声波探测、检测、监测、遥测、遥控等；按工作环境分为液体、气体、生物体等;按性质分为功率超声波、检测超声波、超声波成像等。

压电陶瓷变压器 压电陶瓷变压器是利用极化后压电体的压电效应来实现电压输出的。

超声波马达 超声波马达是把定子作为换能器, 利用压电晶体的逆压电效应让马达定子处于超声波频率的振动, 然后靠定子和转子间的摩擦力来传递能量, 带动转子转动。

超声波清洗 超声波清洗的机理是利用超声波在清洗液中传播时的空化、辐射压、声流等物理效应。

超声波焊接 超声波焊接有超声波金属焊接和超声波塑料焊接两大类。

Ⅹ 超声波的原理是什么啊

1超声波简介

我们把频率高于20KHz的声波称为超声波，超声波具有良好的方向性和穿透能力，特别是在水中，传播距离更远。无论是在军事上、农业上还是在生活中都有广泛的应用，可以用来测速度、测距离、消毒杀菌、清洗、焊接等。

人耳能听到的超声波频率范围大概是20Hz-20KHz，超声波的频率大于人类听觉上限，因此叫做“超声波”。

超声波与普通声波一样，也具有反射、折射、衍射、散射等特点，但是超声波的波长较短，有的是几厘米，低至千分之几毫米。波长越短，声波的衍射特性就越差，可以在介质中稳定地进行直线传播，因此波长较短的超声波具有很强的直线传播能力。众所周知，声音在空气中传播时，会推动空气中的粒子振动做功，而声波功率的大小表示声波做功快慢，在相同环境下，声波的频率越高功率就越大。超声波的频率大于20KHz，因此超声波的功率较高。

超声波主要有两个参数：

频率：F≥20000Hz（通常把F≥15000Hz的声波也称为超声波）；

功率密度：p=发射功率（W）/发射面积（cm2）；通常p≥0.3w/cm。

超声波具有如下特性：

（1）超声波具有在气体、液体、固体等介质中进行效传播的能力。

（2）超声波具有很强的传递能量的能力。

（3）超声波具有反射特性，还会产生干涉、叠加和共振现象。

（4）超声波在液体介质中传播时，可在界面上产生空化现象和强烈的冲击。

超声波的特性及工作原理

2超声波用途

超声波在生活中的很多方面都有应用，主要有以下几个方面：

1）医学方面

在医学方面，超声波主要应用为医学诊断与临床治疗。医学诊断中，超声波的主要应用为B超。由于超声波具有反射、折射等特点，如果将超声波发射到人体内，它就会在人体内部发生反射，人体内部各个形状大小都不一样，因此反射回来的声波方向、强度等信息也不同，医生通过对反射回来的声波进行分析，再结合一些医学方面的专业知识，就可以知道人体内部的某些部位是否产生病变。

在临床治疗中，超声波主要被用来杀死肿瘤细胞和超声针灸，我们知道超声波的功率很大，利用医学影像技术，将多束超声波聚焦在病变的细胞上，控制好照射的强度和时间，短时间的温度将达到70~100℃，在保护周围组织的同时杀死了病变细胞。

超声针灸就是利用超声波技术来刺激穴位，这种疗法对组织没有损伤，而且具有无痛、无不适应等优点，在治疗小孩子或者一些害怕针灸的患者时有很好的效果。此外，超声波在体外碎石，理疗、牙科等方面也经常使用。

2）超声清洗

超声清洗主要基于空化作用，空化作用总体上就是在有压力和无压力作用时，每一秒都进行着几万次这样的变换，超声波在液体内部不断地进行透射作用，在没有压力作用时，液体内部就会出现真空核泡群，在有压力作用时，真空核泡群在压力的作用下产生强大的冲击力，因此可以带走物体表面的污垢，完成清洗工作。一些表面凹凸不平的器件，或者特别小难以清洗的部件，例如钟表、电子元器件、电路板等都可以达到很好的清洗效果。而且随着超声波频率的升高，空化作用的效果会减弱，因此超声波清理的效果很好却不会伤害到器件表面。

3）超声测距

由于超声波的波长相对较短，具有良好的方向性和穿透能力，能量消耗的比较慢，在介质中传播距离较远。而且超声测距的原理简单，比其他的测距方式都方便容易操作，计算也比较简便，测量精度也能满足要求，因此在一些移动式机器人或者导盲系统中有广泛的应用。