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阻抗分析仪上测量出来的超声波换能器的频率到底选哪一个(一)-[安布雷拉]

[点击量:85][来源:安布雷拉超声波 · 中国已服务中小企业8千家]

2024-06-14

        阻抗分析仪上测量出来的超声波换能器的频率到底选哪一个(一)
 
        启发:某光科技公司开发超声波多普勒流速仪时进行的讨论
 
专业知识:
一、换能器的6个谐振频率
1.串联谐振频率
2.并联谐振频率
3.共振频率
4.反共振频率
5.最大导纳频率
6.最小导纳频率
在一般换能器里面,
可以把串联谐振频率,共振频率,最大导纳频率看成一个频率接近的点。就是阻抗最小的频率点。
把并联谐振频率,反共振频率,最小导纳频率看成一个频率接近的点,就是阻抗最大的点的频率。
提示:这里说的是“频率接近”的点,并不是说频率是一模一样的。
 
二、换能器的阻抗
换能器的阻抗一般指的是最小阻抗。就是在谐振状态下的等效阻抗,一般可以用阻抗分析仪测试得到。
 
三、换能器的电容
换能器的电容是自由电容。自由电容 = 静态电容+动态电容。一般可以用万用表测试得到。或者用阻抗分析仪测试得到。
 
四、换能器的Q值
Q值它是表征电或机械系统阻尼大小和谐振曲线尖锐程度的一个度量。 值常用来描述单谐振动系统的瞬态特性。比如用一个正弦填充的脉冲(其频率为振动系统的谐振频率)激励时,欲使脉冲上升到稳态值的96%时,则需要几个周期的时间,而截止时,使脉冲下降到稳态值4%时,也需要几个周期的时间。
 
 
 
1.阻抗分析仪测量的导纳曲线图上,有红色和蓝色两根线,分别代表什么意思?
答:在下面的图片中,
左边曲线:横坐标-导纳实部G,纵坐标-导纳虚部B;
右边曲线:红色线-导纳实部G,蓝色线-导纳虚部B,横坐标--频率,纵坐标-导纳。
作为判断换能器的谐振频率点选择,是看红色的线。
红色的线越高,代表阻抗越小;
红色的线越低,代表阻抗越大;阻抗最大的位置也就是纵坐标的零点,不会更低了。
 
 
2.红色线的最高峰表示啥意思?
红色线的最高峰是串联谐振频率点,也叫做“共振频率”。
在这一点上,换能器的阻抗最小,用来发射,信号最强。
在下图中有个“谐振频率Fs”,就是对应这一点,是1980000Hz,就是1980KHz。
哪些应用会用这个点呢,比如:超声波焊接,超声波清洗这种只发射,不接收的超声波应用。
提示:我们的换能器出厂,不是用下图的“谐振频率Fs”作为换能器的频率的。
 
 
 
3.红色线跟横坐标接触的位置,也就是零点位置是表示啥意思?
在这个零点位置,是并联谐振频率。
在这一点上,换能器阻抗最大,用来接收,信号最强。
在下图中大约是2375000Hz,就是2375KHz。
哪些应用会用这个点呢?比如:作为接收用的换能器,只接收不发射。
提示:这个点跟阻抗分析仪测量出来的“反谐振频率Fp”不是同一个频率。
两者频率有一点差别。
 
 
 
4.换能器出厂,选择哪个点作为“反谐振频率点”?
换能器出厂是选择阻抗分析仪测量出来的“反谐振频率Fp”。
在下图中是2180000Hz,也就是2180KHz。
 
提示:一般是选用阻抗分析仪测量出来的“反谐振频率Fp”作为反谐振频率点。
 
 
5.作为换能器出厂,选择哪个频率点为谐振频率点?
因为在现有换能器中,是既发射又接收的,那么发射和接收综合起来最强的点是在“串联谐振频率点”和“并联谐振频率点”之间的那个点。
这个点的频率也就是
(2180000Hz-1980000Hz)÷2=100000Hz=100KHz
1980000Hz+100000Hz=2080000Hz=2180000Hz
 
 
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