超声波明渠流量计

超声波换能器
超声波换能器有称探头，它是实现超声波发射和接收的器件，目前应用最广泛的换能器是电-声换能器，常见的是压电晶体换能器，其原理如图3-17所示。它是根据“压电效应”和“逆压电效应”原理实现电能-超声能的相互转换的。当外力作用于晶体端面时，在其相对的两个面商便产生异性电荷。用导线将两端面上的电极连接起来，就会有电流流过。当外力消失时，被中和的电荷有会立即分开，形成与原来相反的电流。若作用于晶体端面上的外力是交变的，这样，一松一压就可以产生交变电场。反之，将交变电压加在晶体端面的电极上，便会沿着晶体厚度方向产生与所加变电压同频率的机械振动，向附近介质发射声波。
换能器的核心是压电晶体片，根据不同的需要，压电晶体片的振动方式有很多，如薄片的厚度振动、纵片的长度振动、横片的长度振动、圆片的径向振动、圆管的厚度、长度、径向和扭转转动、弯曲振动等，其中以薄片厚度振动用得最多。由于压电晶体本身较脆，并因各种绝缘、密封、防腐蚀、阻抗匹配及防护不良环境的要求，压电元件往往装以壳体之内而构成探头。超声波换能器的探头常用结构，如图3-18所示。该换能器探头结构，其振动频率在几百千赫兹以上，采用厚度振动的压电晶体片。
根据检测原理知道，利用声波特性，采用回声测距的方法，测量的准确性关键在于声速u。由于声波在介质中的传播速度与介质的密度有关，而密度是温度和压力的函数，因此，当温度和压力发生变化时，声速也要发生变化，而且影响比较大，从而使得距离无法测准。所以在实际测量中，必须对声速进行校正，以保证测量精度。