超声波换能器

超声波清洗设备一般可分为通用和专用两种机型。1、通用超声波清洗机 超声波清洗机的结构一般有超声电源和清洗器合为一体或分开布局两种形式，一般小功率（200W以下）清洗机用一体式结构，而大功率清洗机采用分体式结构。超声波清洗机分体式结构由三个主要部分组成（1）清洗缸；（2）超声波发生器；（3）超声波换能器；清洗缸：清洗缸是用来装载清洗液及被清洗工件的不锈钢容器，大多数工件可先装在网状框架内，再一起放人缸内清洗。超声波发生器：超声清洗机用的超声波发生器，从使用的元器件种类可以分电子管式的，可控硅式的和晶体管式的。近几年来已经发展到用大功率“功率模块”的方式。其输出功率从几十瓦直到几千瓦，工作频率从15kHz—40kHzo 超声波清洗机用的超声波发生器，有以下特点： （1）随着清洗液深度不同，换能器共振频率和阻抗变化很大。但是实践表明，槽内放进适量清洗物后，基本上就可以稳定在某一定数值上。 （2）一般来说，由于清洗负载变动较小，可以不要求复杂的频率自动跟踪电路。 （3）实用超声波发生器，大多数采用大功率自激式反馈振荡器。超声波换能器：超声波清洗机用的换能器主要有以下几种：①磁致伸缩换能器国内用的磁致伸缩换能器大多数是用镍片叠成的窗口型换能器，将它银焊在清洗缸底部，然后用导线在窗口上绕一定卷数而成。此种换能器能承受较大功率，且可靠性好，使用寿命长。缺点为效率较压电换能器低，原材料镍片价格贵。②压电式换能器目前国内外大多数超声波清洗机用的是压电式换能器。这种换能器一般有两片压电陶瓷晶片组成。一台清洗机用多个换能器，经粘接剂粘接在清洗缸底部且经并联联接组成一台清洗机的换能器。换能器基元之间距（对于频率20kH4一般在5—10mm为佳，太大了容易产生弯曲振动，且振动板受到腐蚀，同时辐射面相对减少。通用超声清洗机清洗零件适用性强，已广泛应用于电子、钟表、光学、机械、汽车、航空、原子能工业、医疗器械等许多行业。

大家知道在工业生产装置的检测和控制中,了解所需的仪器仪表工作原理,对选取合适的测量调节仪表是非常有帮助的.在当前工矿企业的物位测量控制中,除了选用各种浮球液位计,压力变送器和差压变送器等等检测仪表外也常常选用超声波液位计那么它是如何工作的呢?一般来说我们把声波频率超过20kHz的声波称为超声波，超声波是机械波的一种，即是机械振动在弹性介质中的一种传播过程，它的特征是频率高、波长短、绕射现象小，另外方向性好，能够成为射线而定向传播。超声波在液体、固体中衰减很小，因而穿透能力强，尤其是在对光不透明的固体中，超声波可穿透几十米的长度，碰到杂质或界面就会有显著的反射，超声波物位计就是利用它的这一原理而工作的。在超声波检测技术中，不管那种超声波仪器，都必须把电能转换超声波发射出去，再接收回来变换成电信号，完成这项功能的装置就叫超声波换能器，也被称作为探头。将超声波换能器置于被测液体或物位上方，向下发射超声波，超声波穿过空气介质，在遇到水面或物体介面时被反射回来，然后被换能器所接收并转换为电信号，电子检测部分检测到这一信号后将其变成物位信号进行显示并输出标准信号,供其它仪表或控制装置使用.由超声波在介质中传播原理可知，若介质压力、温度、密度、湿度等条件一定，则超声波在该介质中传播速度是一个常数。因此，当测量出超声波由发射到遇到物面或液面反射被接收所需要的时间，则可换算出超声波通过的路程，从而间接地测量出物位或者液位数据。超声波液位计可采用二线制、三线制或四线制技术，二线制为：供电与信号输出共用;三线制为：供电回路和信号输出回路独立，当采用直流24v供电时，可使用一根3芯电缆线，供电负端和信号输出负端共用一根芯线；四线制为：当采用交流220v供电时，或者当采用直流24v供电，要求供电回路与信号输出回路完全隔离时，应使用一根4芯电缆线。直流或交流供电，具有4~20mADC，高低位开关量输出。 　　 量程范围：0-50米，多种形式可选，适合各种腐蚀性、化工类场合，精度高，远传信号输出，PLC系统监控。超声波物位计工作原理是由超声波换能器（探头）发出高频脉冲声波遇到被测物位(物料)表面被反射折回反射回波被换能器接收转换成电信号.声波的传播时间与声波的发出到物体表面的距离成正比.声波传输距离S与声速C和声传输时间T的关系可用公式表示:S=C×T/2. 　　探头部分发射出超声波，然后被液面反射，探头部分 　　再接收，探头到液(物)面的距离和超声波经过的时间成比例: 　　hb = ct2 即 　　距离 = 时间×声速/2 　　声速的温度补偿公式: 环境声速= 331.5 + 0.6×温度

摘 要 超声波流量计是一种利用超声波脉冲来测量流体流量的速度式流量仪表，它从80年代开始进入我国工业生产和计量领域，并在90年代得到迅速发展。文章对我佃国内市场上出现 了各类超声波流量进行了深入研究分析，结合多年的实际应用经验，系统阐述了超声波流量计的分类方法；从仪表性能、被测介质经济性，实用性等方面总结了选用超声波流量的原则，并对应用中如何选位、安装、维护提出具体建议，为用户合理选择和应用超声波流量计提供了一些可以借鉴的经验和方法。 关键词 超声流量计；换能器；时差式；安装方式 近几年来，随着电子技术、数字技术的发展，利用超声波脉冲测量流体流量的技术发展很快，基于不同原理，适用于不同场合的各种型式的超声波流量计得到了广泛应用，同时也对广大用户提出如何认识超声波流量计、怎样选择合适的类型，使用中应注意些什么问题等一系列问题，本文综合国内超声波流量计目前的发展情况及多年应用的实践，对上述问题进行了些探讨。 1 超声波流量计的分类 超声波流量计的各类很多，依照不同的分类方法，可以分为不同类型的超声波流量计。 1.1 多谱勒式超声波流量计 如图1，换能器1发射频率为f1的超声波信号，经过管道内液体中的悬浮颗粒或气泡后，频率发生偏移，以f2的频率反射到换能器2，这就是多谱勒将就，f2与f1之差即为多谱勒频差fd。 设流体流速为v，超声波声速为c，多谱勒频移fd正比于流体流速v，即所以流体流速当管道条件、换能器安装位置、发射频率、声速确定以后，c、f1、θ即为常数，流体流速和多谱勒频移成正比，通过测量频移就可得到流体流速，进而求得流体流量。 1.2时差式超声波流量计 时差式超声波流量计是利用声波在流体中顺流传播和逆流传播的时间差与流体流速成正比这一原理来测量流体流量的。 如图2，换能器1向换能器2发射超声波信号，这是顺流方向，其传播时间为 反之，逆流方向的传播时间为： 时间差为： 由于cv，故 所以，流体流速 同样，c、L、θ均为常数，测得时间差△t即可求出流体流速v进而求得流体流量。 2 区别 根据超声波流量计使用场合不同，可以分为固定式超声波流量计和便携式超声波流量计。 2.1这两类超声波流量计的主要区别 (1)适用的场合不同 固定式超声波流量计用于安装在某一固定位置，对某一特定管道内流体的流量进行长期不间断的计量；便携式超声波流量计具有很大的机动性，主要用于对不同管道的流体流量作临时性测量。 (2)供电方式不同 固定式超声波流量计要求长期连续运行，所以要使用220V交流电源，便携式超声波流量计既可以使用现场的交流电源，也备有内置充电电池，可以连续工作5～10h［小时］，大大方便了不同场合临时性流量测量的需要。 (3)部分功能不同 因定式超声波流量计，通常都有4-20mA信号输出等功能，供远传显示使用，但其内部只能存贮一条管道的参数；便携式超声波流量计只是为了现场查看当时流量和短时间内的累计流量，故一般无输出信号功能，但为了方便测量不同管道流量，它具有丰富的贮存功能，可以同时存贮数十条不同管道的参数，供随时调出使用。 2.2 换能器供电方式不同 可以分为外贴式、插入式、管段式三种超声波流量计。 (1)外贴式 外贴式超声波流量计是生产最早，用户最熟悉且应用最广泛的超声波流量计，安装换能器无需管道断流，即贴即用，它充分体现了超声波流量计安装简单、使用方便的特点。 (2)管段式 某些管道因材质疏、导声不良，或者锈蚀严重，衬里和管道内空间有间隙等原因，导致超声波信号衰减严重，用外贴式超声波流量计无法正常测量，所以产生了管段式超声波流量计。 管段式超声波流量计把换能器和测量管组成一体，解决了外贴式流量计在测量中的一个难题。而且测量精度也比其它超声波流量计要高，但同时也牺牲了外贴式超声波流量计不断流安装这一优点，要求切开管道安装换能器。 (3)插入式 插入式超声波流量计 介于上述二者中间。在安装上可以不断流，利用专门工具在有水的管道上打孔，把换能器插入管道内，完成安装。由于换能器在管道内，其信号的发射、接受只经过被测介质，而不经过管壁和衬里，所以其测量不受管质和管衬材料限制。