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阻抗分析儀上測量出來的超聲波換能器的頻率到底選哪一個？-[安布雷拉]
[點擊量：1522][來源：安布雷拉超聲波 · 中國已服務中小企業(yè)8千家]
2023-12-06
阻抗分析儀上測量出來的超聲波換能器的頻率到底選哪一個？
專業(yè)知識：
一、換能器的6個諧振頻率
1.串聯(lián)諧振頻率
2.并聯(lián)諧振頻率
3.共振頻率
4.反共振頻率
5.最大導納頻率
6.最小導納頻率
在一般換能器里面，
可以把串聯(lián)諧振頻率，共振頻率，最大導納頻率看成一個頻率接近的點。就是阻抗最小的頻率點。
把并聯(lián)諧振頻率，反共振頻率，最小導納頻率看成一個頻率接近的點，就是阻抗最大的點的頻率。
提示：這里說的是“頻率接近”的點，并不是說頻率是一模一樣的。
二、換能器的阻抗
換能器的阻抗一般指的是最小阻抗。就是在諧振狀態(tài)下的等效阻抗，一般可以用阻抗分析儀測試得到。
三、換能器的電容
換能器的電容是自由電容。自由電容 = 靜態(tài)電容+動態(tài)電容。一般可以用萬用表測試得到；蛘哂米杩狗治鰞x測試得到。
四、換能器的Q值
Q值它是表征電或機械系統(tǒng)阻尼大小和諧振曲線尖銳程度的一個度量。 值常用來描述單諧振動系統(tǒng)的瞬態(tài)特性。比如用一個正弦填充的脈沖（其頻率為振動系統(tǒng)的諧振頻率）激勵時，欲使脈沖上升到穩(wěn)態(tài)值的96%時，則需要幾個周期的時間，而截止時，使脈沖下降到穩(wěn)態(tài)值4%時，也需要幾個周期的時間。
1.阻抗分析儀測量的導納曲線圖上，有紅色和藍色兩根線，分別代表什么意思？
答：在下面的圖片中，左邊曲線：橫坐標-導納實部G，縱坐標-導納虛部B；右邊曲線：紅色線-導納實部G，藍色線-導納虛部B，橫坐標--頻率，縱坐標-導納。作為判斷換能器的諧振頻率點選擇，是看紅色的線。紅色的線越高，代表阻抗越；
紅色的線越低，代表阻抗越大；阻抗最大的位置也就是縱坐標的零點，不會更低了。
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2.紅色線的最高峰表示啥意思？
紅色線的最高峰是串聯(lián)諧振頻率點，也叫做“共振頻率”。在這一點上，換能器的阻抗最小，用來發(fā)射，信號最強。在下圖中有個“諧振頻率Fs”，就是對應這一點，是1980000Hz，就是1980KHz。哪些應用會用這個點呢，比如：超聲波焊接，超聲波清洗這種只發(fā)射，不接收的超聲波應用。
提示：我們的換能器出廠，不是用下圖的“諧振頻率Fs”作為換能器的頻率的。
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3.紅色線跟橫坐標接觸的位置，也就是零點位置是表示啥意思？
在這個零點位置，是并聯(lián)諧振頻率。在這一點上，換能器阻抗最大，用來接收，信號最強。在下圖中大約是2375000Hz，就是2375KHz。哪些應用會用這個點呢？比如：作為接收用的換能器，只接收不發(fā)射。
提示：這個點跟阻抗分析儀測量出來的“反諧振頻率Fp”不是同一個頻率。
兩者頻率有一點差別。
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4.換能器出廠，選擇哪個點作為“反諧振頻率點”？
換能器出廠是選擇阻抗分析儀測量出來的“反諧振頻率Fp”。
在下圖中是2180000Hz，也就是2180KHz。
提示：一般是選用阻抗分析儀測量出來的“反諧振頻率Fp”作為反諧振頻率點。
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5.作為換能器出廠，選擇哪個頻率點為諧振頻率點？
因為在現(xiàn)有換能器中，是既發(fā)射又接收的，那么發(fā)射和接收綜合起來最強的點是在“串聯(lián)諧振頻率點”和“并聯(lián)諧振頻率點”之間的那個點。
這個點的頻率也就是
(2180000Hz-1980000Hz)÷2=100000Hz=100KHz
1980000Hz+100000Hz=2080000Hz=2180000Hz
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6.有些換能器測量出來紅色線有2個高峰，是啥意思？
在一般情況下，有單層匹配層的換能器測量出來會有電導極大值點或者說阻抗極小值點。
一個是壓電陶瓷片本身的阻抗極小值點，另一個是匹配層的阻抗極小值點。
7.有2個峰的圖里面，哪個是壓電陶瓷片的？哪個是匹配層的？
根據(jù)這些年的經(jīng)驗，如果匹配層比較薄，那么往往是最右邊的那個高峰，左邊的高峰就是陶瓷片的。
如果匹配層比較厚，那么往往是最左邊的那個高峰，右邊的高峰就是陶瓷片的。
8.有2個高峰的圖里面，出廠換能器的頻率是哪個點？
有2個高峰的超聲波換能器，是選擇他們中間的那個頻率點，作為換能器出廠的頻率。
作為產(chǎn)品使用，也是選擇這個點作為發(fā)射和接收用。
在下圖中，阻抗分析儀測量的頻率范圍是500KHz～1500KHz，
阻抗分析儀測量出來的諧振頻率Fs是1052800Hz，反諧振頻率Fp是1145700Hz。
因為紅色線有兩個峰，在這里是選擇兩個峰中間的那個點作為換能器出廠頻率。
就是在960000Hz的位置左右。
阻抗分析儀測量出來的諧振頻率是“1052800Hz”，也就是1052KHz。出廠換能器的頻率不是按照這個來確定的。
9.圖中如果有兩個峰，阻抗分析儀測試結(jié)果中的諧振頻率Fs，是指圖中的哪個點？
阻抗分析儀測試結(jié)果中的“諧振頻率Fs”是圖中紅色線的最高峰。也就是常說的“串聯(lián)諧振頻率點”。在圖中，就是1073840Hz，也就是1073.84KHz。
因為有兩個峰，對于阻抗分析儀來說，它是分辨不了哪個是陶瓷片的“串聯(lián)諧振頻率點”，哪個是匹配層的“串聯(lián)諧振頻率點”。阻抗分析儀是看測量出來哪個點的峰高，就把這個點作為“諧振頻率Fs”。
10.如果僅僅用于發(fā)射，追求同樣發(fā)射功率下，發(fā)出的聲強最大，用哪個頻率點？為什么？
就用阻抗分析儀測量出來的“諧振頻率Fs”對應的頻率。
因為在這個點上，換能器的阻抗最小，在同樣的發(fā)射電壓，同樣的發(fā)射脈沖數(shù)量的前提下，在這個點發(fā)射，電能轉(zhuǎn)化為聲能的效率最高。
11.測量出來有超過2個高峰的換能器，選擇哪個點？
換能器型號是DYW-40/200-NA
首先要說明一下，因為掃描的頻率范圍是10Khz開始，到300KHz結(jié)束，僅僅從掃描結(jié)果看，里面有多個頻率。阻抗分析儀的“諧振頻率”選擇的是紅色線最高峰對應的頻率234692Hz。
實際上，它有多個串聯(lián)諧振頻率，分別是40KHz，94KHz，180KHz，234KHz。
在這種情況下，為了避免測量錯誤，我們需要分段來測量換能器的頻率。
比如：10KHz～100Khz；150Khz～300KHz。
12.對于只有一個峰的情況下，換能器出廠頻率怎么選？
就是選擇“諧振頻率”和“反諧振頻率”中間的那個點。
計算方式：(反諧振頻率-諧振頻率)÷2+諧振頻率
在這里就是(1070KHz-980KHz)÷2+980KHz=1025KHz。
提示：在實際使用中，并不是正好是“正中間”也就是50%處那個頻率，多少會有一點偏差。
13.以下是阻抗分析儀測量出來的結(jié)果，請確定他們出廠的頻率是多少？
14.以下是阻抗分析儀測量出來的結(jié)果，請確定他們出廠的頻率是多少？
15.以下是阻抗分析儀測量出來的結(jié)果，請確定他們出廠的頻率是多少？
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