换能器

实现电能、机械能或声能从一种形式的能量转换为另一种形式的能量的装置称为换能器，也称有源传感器。换能器是超声波设备的核心器件，其特性参数决定整个设备的性能。[1]换能器的特性取决与选材和制作工艺，同样尺寸外形的换能器的性能和使用寿命是千差万别的。

外形分类

按组成换能器的压电元件形状分为薄板形，圆片形，圆环形，圆管形，圆棒形，薄壳球形，压电薄膜等；

按振动模式分为伸缩振动，弯曲振动，扭转振动等；

按伸缩振动的方向分为厚度，切向，纵向，径向等；

按压电转换方式分为发射型(电-声转换)，接收型(声-电转换)，收发兼用型等。

按传播介质分为液介，固介，气介等。

性能参数

换能器是一种能量转换器件，其性能描述和评价需要许多参数。换能器的特性参数包括共振频率、频带宽度、机电耦合系数、电声效率、机械品质因数、阻抗特性、频率特性、指向性、发射及接收灵敏度等等。不同用途的换能器对性能参数的要求不同，例如，对于发射型换能器，要求换能器有大的输出功率和高的能量转换效率；而对于接收型换能器，则要求宽的频带和高的灵敏度及分辨率等。因此，在换能器的具体设计过程中，必须根据具体的应用，对换能器的有关参数进行合理的设计。

为了确定换能器的工作状态，必须求出机械振动系统的状态方程式和电路系统状态方程式。换能器机械系统的状态方程式(简称为机械振动方程)是换能器处于工作状态时，描写机械振动系统的力和振速的关系式，而电路系统的状态方程式(简称电路状态方程式)是描写电路系统的振动特性的。由于换能器的机械系统和电路系统是互相耦合的，所以机械系统的振动会影响到电路的平衡，而电路的变化也会影响到机械系统的振动，因此我们总是利用这些方程组分析、讨论换能器的工作特性。

由上述换能器的三组基本关系式，可以对应地作出换能器三种形式的等效图。第一种是等效机械图，将换能器等效为一个纯机械系统的等效图；第二种是把机械一边的元件和参量，通过机电转换化为电路一边的元件和参量，即把一个换能器等效为一个纯电路系统，称此为等效电路图；第三种称为等效机电图，同时包含电路一边和机械一边的等效图。利用这些等效图可以简便地求出换能器的若干重要的性能指标。

应用

常用的大功率超声波换能器，应用于超声波塑料焊接机、超声波金属焊接机、各种手持式超声波工具、连续工作的超声波乳化均质器、雾化器、超声波雕刻机等设备。常用的15KHz、20KHz、28KHz、35KHz、40KHz、55KHz、70KHz等产品。还可以根据客户特殊要求设计制作非标换能器，以满足各种需求。

磁致伸缩

磁致伸缩有镍片换能器和铁氧体换能器。

铁氧体换能器的电声转换效率比较低，使用一、二年后效率下降，甚至几乎丧失电声转换能力。

镍片换能器的工艺复杂，价格昂贵，所以很少使用。

压电晶体

最成熟可靠的是以压电效应实现电能与声能相互转换的器件，称为压电换能器。

压电效应将电信号转换为机械振动。这种换能器电声转换效率高，原材料价格便宜，制作方便，也不容易老化。

常用的材料有石英晶体、钛酸钡和锆钛酸铅。

石英晶体的伸缩量太小，3000V电压才产生0。01um以下的变形。

钛酸钡的压电效应比石英晶体大20-30倍，但效率和机械强度不如石英晶体。

锆钛酸铅具有二者的优点，可用作超声波清洗，探伤和小功率超声波加工的换能器。

压电换能器的应用十分广泛，按应用的行业分为工业、农业、交通运输、生活、医疗及军事等。

按实现的作用分为超声波加工、超声波清洗、超声波探测以及超声波雾化等。

清洗

去水垢

加湿器有风无雾，长时间使用自来水，停留的水垢致使换能器上结了水碱，不能正常运转，雾自然就少了或喷不出来。处理方法：自制柠檬除水垢。柠檬中含有大量柠檬酸盐，能够抑制钙盐结晶。

注意：不要使用强酸，不利于保养，而且存在安全隐患。

问题处理

一般加湿器不喷雾都要把雾化片换掉。有些雾化片是不锈钢的，处理时不能用硬物搽刮，一旦金属镀层脱落，雾化片不能正常工作，雾就不能出来，需要更换，不过更换内部雾化片，最好还是找产品的售后，因为雾化片的规格并不是具有唯一性的。