超聲換能器

超聲換能器 （ Ultrasonic transducer ） 是在超聲波頻率範圍內 ， 實現聲能和電能相互轉換的換能器 ， 主要分爲三類 ： 發射器 、 接收器和收發兩用型換能器 。 用來發射超聲波的換能器稱爲發射器 ， 當換能器處於發射狀態時 ， 將電能轉換爲機械能 ， 再轉換爲聲能 ； 用來接收聲波的換能器稱爲接收器 ， 當換能器處於接收狀態時 ， 將聲能轉換爲機械能 ， 再轉換爲電能 ； 在有些情況下 ， 換能器既可用作發射器 ， 又可用作接收器 ， 稱爲收發兩用型換能器 。 它是超聲技術的核心內容和關鍵技術之一 ， 廣泛應用於無損檢測 、 醫學影像 、 超聲顯微鏡 、 指紋識別及物聯網等領域 。 與雷達 、 聲納類似 ， 超聲換能器多用於利用回波信號評估目標物體的系統 ， 通過測量超聲信號收發的時間間隔 ， 可以確定目標物體與換能器間的距離 。 被動式超聲傳感器實際上就是檢測超聲波信號的麥克風 。 按照實現超聲換能器機電轉換的物理效應的不同 ， 可將換能器分爲電動式 、 電磁式 、 磁致伸縮式 、 壓電式和電致伸縮式等 。 目前理論研究和實際應用最爲廣泛的是壓電超聲換能器 。 通常發射換能器工作頻率等於其本身的諧振基頻以獲得最佳工作狀態 。 被動式接收換能器的工作頻率爲一較寬頻帶 ， 同時要求換能器自身的諧振基頻比頻帶的最高頻率高 ， 以保證換能器有平坦的接收響應 。 從維度上來講 ， 換能器通常包含單個或多個陣元 ， 從而有單陣元探頭 、 線陣探頭 、 面陣探頭和環陣探頭等 。 單陣元超聲換能器相對容易製造 ， 但必須通過高線性精度的機械驅動以獲得超聲圖像 ， 這限制了它的刷新頻率和成像質量 。 超聲換能器陣可以通過電子控制 ， 從而快速獲得多維度的信息 ， 結合相控陣技術 ， 可以控制超聲波束的偏轉和聚焦 ， 進一步提高分辨率 、 靈敏度和輸出功率 。 未經極化的壓電陶瓷中的電軸取向雜亂 ， 不具壓電效應 。 經過極化工序處理後才能顯示壓電效應 。 極化過程就是在壓電陶瓷上加一個強直流電場 ， 使陶瓷中的電軸沿電場方向取向排列 。