超声波探头工作原理_超声波探头型号性能参数

　　超声波探头工作原理

　　超声波探头，主要利用石英等压电晶体的逆压电效应来完成电能到超声波机械振动的转换（即超声波的发射），利用压电晶体的压电效应来完成超声波机械振动到电能的转换（即超声波的接受），因此又可将其称为超声波发生器或超声波接收器，是超声波检测的一重要组成部分，也是影响检测结果的一重要结构。

　　超声波探头根据其所完成功能的不同分为发射探头和接收探头，其中，发射探头主要利用压电晶体的逆压电效应来发射超声波，当高频电压作用于晶片（超声波探头的关键部件，是一个具有压电效应的晶体薄片）上时，压电晶体受激励以相同的频率在相邻介质中传播超声波，完成电能到机械振动的转换。而接受探头主要利用压电晶体的压电效应来接受超声波，当超声波在不同介质中传播时，在介质的交界面处发生反射，反射后的超声波作用于压电晶体上，便产生与机械振动频率相同的电能，完成机械振动到电能的转换。

　　超声波探头型号性能参数

　　1.压电应变常数d33：

　　d33=Dt/U在压电晶片上加U这么大的应力，压电晶片在厚度上发生了Dt的变化量，d33越大，发射灵敏度越高。

　　2.压电电压常数g33：

　　g33=UP/P在压电晶片上加P这么大的应力。在压电晶片上产生UP这么大的电压，g33越大，接收灵敏度越高。

　　3.介电常数e：

　　e=Ct/A［C-电容、t-极板距离（晶片厚度）、A-极板面积（晶片面积）］;

　　C小→e小→充、放电时间短。频率高。

　　4.机电偶合系数K：

　　表示压电材料机械能（声能）与电能之间的转换效率。

　　对于正压电效应：K=转换的电能/输入的机械能。

　　对于逆压电效应：K=转换的机械能/输入的电能。

　　晶片振动时，厚度和径向两个方向同时伸缩变形，厚度方向变形大，探测灵敏度高，径向方向变形大，杂波多，分辨力降低，盲区增大，发射脉冲变宽。（讲义附件16、19题部分答案）。

　　声 速： 324.0 M/S 工件厚度： 16.00MM 探头频率： 2.500MC

　　探头K值： 1.96 探头前沿： 7.00MM 坡口类型： X

　　坡口角度： 60.00 对焊宽度： 2.00MM 补 偿： -02 dB

　　判 废： +05dB 定 量： -03dB 评 定： -09 dB

　　焊口编号： 0000 缺陷编号： 1. 检测日期： 05.03.09

　　声 速： 324.0 M/S 工件厚度： 16.00 MM 探头频率： 5.00 MC

　　探头K值： 1.95 探头前沿： 7.00 MM 坡口类型： X

　　坡口角度： 60.00 对焊宽度： 2.00 MM 补 偿： -02 dB

　　判 废： +05 dB 定 量： -03 dB 评 定： -09 dB

　　焊口编号： 0000 缺陷编号： 1. 检测日期： 05.03.09

　　5.机械品质因子qm：

　　qm=E贮/E损，压电晶片谐振时，贮存的机械能与在一个周期内（变形、恢复）损耗的能量之比称……损耗主要是分子内摩擦引起的。

　　qm大，损耗小，振动时间长，脉冲宽度大，分辨力低。

　　qm小，损耗大，振动时间短，脉冲宽度小，分辨力高。

　　6.频率常数Nt：

　　Nt=tf0，压电晶片的厚度与固有频率的乘积是一个常数，晶片材料一定，厚度越小，频率越高。 （讲义附件16、19题部分答案）。

　　7.居里温度Tc：

　　压电材料的压电效应，只能在一定的温度范围内产生，超过一定的温度，压电效应就会消失，使压电效应消失的温度称居里温度（主要是高温影响）。

　　8．超声波探头的另一项重要指标：信噪比---有用信号与无用信号之比必须大于18 dB。
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