超（chāo）聲波換能（néng）器結構及特性

超聲波（bō）換能器是構成超（chāo）聲波振動子的基本元件（jiàn），主要用來將電能轉換成機械能（振動）的電動（dòng）機，超（chāo）聲波換能（néng）器結（jié）構圖如下：

換能（néng）器的孔徑（jìng），叉指寬度，間距，是換能器的（de）重要幾（jǐ）何參數。這些參數不僅表征了叉指（zhǐ）換能器的結構特征，而且對換能器的電學和頻率特性也有著重（chóng）要影（yǐng）響，所以是設計各種頻率（lǜ）超聲波振動子的重要參數。對於壓電陶瓷寬（kuān）度（dù）a、指間距p和孔徑（jìng）w都為（wéi）常數，且（qiě）金屬化率（lǜ）η一0.5的IDT，稱為均勻換能器(uniform transducer)，而幾何參（cān）數a、p或w隨坐標變化的換能器則稱為加權換能器（qì）(weighting transducer)。均勻換能器是最基本、最簡單的IDT。

超聲波換能器（qì）通常根（gēn）據運轉（zhuǎn）頻率和功率分級，典型超聲波換能器在20kHz下（xià）可以輸（shū）出20～25tcmpp的振幅，一般由（yóu）壓電體或磁力控製部件完成。大多數工業超（chāo）聲波焊接（jiē）設備（bèi）采用壓電式換能器，因為其在（zài）共振下運轉更有效。

在壓電式係統中，通常采用較（jiào）高電壓（yā）驅動轉換器，而較高電流驅動磁力（lì）控製轉換器。需要注意的是，轉換（huàn）器的頻率決定了其功率大小。因為為了保證較（jiào）高的效率(+90%)，轉換器通常設計在特定頻率下共振，並且（qiě）其長度為波長的一半，所以轉換（huàn）器的長度是固定的。

這樣就限製（zhì）了轉換器的實際尺寸，反過來限製了其表麵積和轉（zhuǎn）換（huàn）器可能輸出的熱（rè）盈。因此（cǐ），轉換器的內部損（sǔn）耗會產生熱積累，引起調諧和應力問題。所以隨著頻率的增大，轉換器長度減小，從（cóng）而減小了熱擴散有效（xiào）表麵積，限製了轉換器的可能連續功率大小。

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