大功率超声换能器的原理和结构

　　空气的声阻抗低、而声吸收大，故首先要求超声技能器的辐射阻抗与空气的声阻抗尽可能匹配，其次是集市能量，即要求换能器有尖锐的指向性。空气中的超声源毛流体动力式、电磁式、磁致伸缩式和压电式，而要兼顾高效率、向指向性和大功率、则需特别设计。

　　气体中席用的大功率超声技能器由三部分组成，一是夹芯式压电换能氓它有较高的心声效率;二是增大振幅的变幅杆;三是与气体阻抗匹配的阶梯形弯曲因辐射盘。三者对同一频率以声学条件联接，构成—个复合的振动换能器。

　　换能器的工作频率设计成20kHz，结构图如图5-19所示，其由夹芯换能器、机械放大器和辐射片组成。工作时压电陶瓷片的发热问题可由电机带动叶片产生的风冷来解决。夹芯换能器由压电陶瓷环(外径40mm，内径8mm，厚3mm)和两个钢块(外径 40mm，高55mm)用环氧树脂粘合，中心用螺栓央紧，螺栓的预应力约1.5kg/m㎡。变幅杆为阶梯形，总长等于半波长.若用不锈钢，则其长126mm，大头直径为40mm，小头直径为10mm。辐射盘带有三个波节圆作弯曲振动，材料是铝合金或钛合金!尺寸决定于频率和振动模式，如中圆盘的直径为200mm，厚为5mm。其导纳图如图5-20 所示，为了提高功率容量.辐射盘背面可喷冷却水。