经典声学与乐器 声学与电学的结合产生了换能器 压电效应的发现 夹心式换能器的出现 现代超声换能器
换能器分类与命名规则
换能器的声学基础知识
基本概念： 超声波是声波的一种，换能器是一种基本
的声学元件。 基本参数（三个）： 谐振频率：换能器的谐振频率 动态电阻：换能器机电等效电阻 自由电容：换能器机电等效电容
器直接影响 其他组件： 中心螺杆、螺帽、阀体
、阀盖、电极片
换能器的测量与分析方法
测量需要专业设备 小信号下基本参数的测量： 频率、电阻、电容等 大功率下基本参数的测量： 功率、振幅
问题来了……
为什么没有行业或者国家标准？ 标准对于我们行业的意义？
功率超研究现状
功率超声换 能器的研究 兴起
人体长期接触超声波，有什么危害？如何 避免危害？
答：没有什么危害。首先超声波是一种机 械波，不是电磁波，不具有辐射污染，只 要不去触碰它，就不会有带来什么影响； 平时到医院所接触的彩超就是超声波，胎 儿都可以做彩超，可见超声波对人体没什 么影响。所以不必担心，正常使用即可。
主要特点：
效率高：机械品质因素高，在谐振频率点工作可获得极高 的电声转换效率。
换能器的频率跟尺寸有什么关系？
答：频率越高长度越短，直径越大功率越 大。
换能器的材料是什么？
答：制作超声波换能器常用的三种材料：铝合金、 钢合金、钛合金。
特殊需要的换能器，是否可以加工？
答：可以定做加工。请将您的要求写下来，包括 产品用途、尺寸、功率、效果、使用的目的等， 通过传真发给我们，我们会针对您的需要仔细讨 论，然后给您回复。
根据不同的设计超声波换能器的形式主要有：
1.柱型（NTK型） 2.倒喇叭型（必能信 型） 3.钢后盖型 4.中间夹铝片型
主要适用于超声波塑料焊接机、超声波切割机、 超声波金属焊接机，超声波清洗机，超声波声 化学设备等。
1.中央压电陶瓷元件 2.前后金属盖板 3.预应力螺杆 4.电极片 5.绝缘管
大功率超声波技术
声音的频率范围是很宽的。但是一般只有在 20~20000Hz范围内的声音才能引起人的听觉,频 率高于20000Hz的声波就叫超声波。
信息载体
超声波
检测超声 功率超声
能量载体
金属探伤 水下定位 医学诊断 微电子
声化学
机械效应 空化效应 热效应 化学效应
超声波换能器是实现电能、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。其中最成熟可靠的是 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。
上世纪 80年代
产品开始进 入工业化生 产阶段
上世纪 90年代
关注于改良 换能器性能 及各种振动 模态的上
本世纪 初
查阅过去十年功率超声发表文献我们发现：
➢压电式换能器的结构已经趋于统一，无明显变化。 ➢功率超声应用方面的研究逐步增多。 ➢企业在研究成果转化上发挥着越来越大的作用
<15kHz 声波
15kHz< >60kHz 大功率超声波频段
>60kHz 非大功率频段
换能器是超声波设备的核心器件，其参数 特性决定了整个设备的性能。超声波换能 器，除了磁致伸缩结构以外就是常用的夹 心式换能器。这种夹心换能器在负荷变化 时产生稳定的超声波，是获得功率超声波 驱动源的最基本最主要的方法。
振幅大：经电脑优化设计的结构，振速比高，前盖板振幅 大。
功率大：在预应力螺杆的作用下，压电陶瓷的能量得到最 大程度的发挥。
耐热性好：谐振阻抗小、发热量小、使用温度范围广。可
靠性高寿命长。
1.试用效果不好怎么办？ 2.匹配概念和操作 3.各部件装配的注意事项 4.换能器使用温度
超声波核心部件知识介绍
10
通过容器传 递到空气中 的能量约为1
从空气中进 入人体的能 量约为0.01
超声波与液体接触会产生一定程度的 噪声
由于超声波进入液体中会产生空化效应，导 致产生大量的噪声，您所听到的噪声不是超声波， 其频率在1kHz左右，如果感觉噪声强度太大，建 议在设备使用时带上耳塞。
驱动电源输出信号为高压
本设备对人体安全无辐射
超声波是一种机械波，由于超声波直接作用在液体中， 超声波透过液体、容器壁、空气才能进入人体中，这些界 面的反射系数都大于90%，其进入人体的超声波总量极小， 小于医用B超的辐射强度。总所周知，B超是可以对胎儿使 用的，超声设备对人体是安全的。
超声波进入 液体的能量
为100
通过液体传 递到容器上 的能量约为
超声波驱动电源输入为高压信号，使用过程 中需控制环境温度、湿度及粉尘等，不可随意拆 卸设备，以防高压触电。
陶瓷片的颜色对使用性能有何影响？最常 用的颜色是什么？
答：市场上主要使用三种颜色的晶片，分别是黄、 灰和黑色。 黄色和灰色一般用于脉冲式工作，其瞬间爆发率 较好；而黑色一般用于连续性工作，连续工作的 稳定性较好。 在使用上，建议您选择和之前使用颜色相同的换 能器，或根据您的使用情况，由我们向您推荐适 合的换能器。
换能器的声学基础知识
基本概念： 超声波是声波的一种，换能器是一种基本
的声学元件。 基本参数（三个）： 谐振频率：换能器的谐振频率 动态电阻：换能器机电等效电阻 自由电容：换能器机电等效电容
换能器振动的性质和基本结构
超声波本质就是一种振动
换能器部件的重要性
换能部件： 压电陶瓷的特性对换能
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
效率高：机械品质因素高，在谐振频率点工作可 获得极高的电声转换效率;
振幅大：振速比高，前盖板振幅大，比普通换能 器出力大25%;
稳定性好：正常使用下，换能器寿命20000小时 以上;
耐热性好：谐振阻抗小、发热量小、使用温度范 围广。
适用于日本、台湾等类型的超声波驱动电 源，可连续工作、间歇工作。适用于功率 超声的所有应用方式。
杭州成功超声设备有限公司
演讲人：华大成
焊接夹心式压电换能器
焊接：专用于超声 波塑料焊接机为主 的部件
夹心：夹心式的结 构
压电：核心部件为 压电陶瓷
换能器：能量转换 的部件
换能器易做难精
易做：结构简单，组成部件单一 难精：组成部件精度要求高，装配工艺
复杂，一致性制作困难。
换能器发展简史