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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：1599][來源：安布雷拉超聲波 · 中國已服務(wù)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(dǎo)納頻率
6.最小導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(biāo)-導(dǎo)納實部G，縱坐標(biāo)-導(dǎo)納虛部B；右邊曲線：紅色線-導(dǎo)納實部G，藍色線-導(dǎo)納虛部B，橫坐標(biāo)--頻率，縱坐標(biāo)-導(dǎo)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，代表阻抗越小；
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(biāo)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(yīng)這一點，是1980000Hz，就是1980KHz。哪些應(yīng)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(yīng)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(biāo)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(yīng)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(dǎo)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(yīng)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(yīng)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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25.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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