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超声波换能器的内部构造、参数与功能作用
内部构造
超声波换能器是一种将高频电能转化为机械振动能的装置，其核心结构主要包括以下三部分：
1. 压电陶瓷振子：核心部件，由钛酸锆铅（PZT）等压电材料制成，利用压电效应实现电能与机械能的转换。当施加交变电压时，压电陶瓷产生周期性形变，形成机械振动。
2. 变幅杆（超声聚能器）：通常为锥形或阶梯形金属杆，用于放大压电陶瓷产生的微小振动幅度（放大倍数可达数十至数百倍）。
3. 工具头（输出端）：直接接触工作介质（如液体或工件），将放大后的振动传递到目标区域，形状因应用场景而异（如清洗槽底部、焊接头等）。

此外，部分换能器还包含以下辅助结构：
外壳与匹配层：用于保护内部组件并优化声波传输效率。
预应力螺杆：通过施加预紧力增强压电陶瓷的机械稳定性。
背衬材料：吸收反向声波以减少能量损耗。
重要参数
1. 工作频率：通常为20 kHz–1 MHz，需与压电陶瓷的谐振频率匹配以实现最大能量转换效率。
2. 机械品质因数（Q值）：反映能量损耗程度，Q值越高，能量利用率越高。
3. 输出功率：决定换能器的能量输出强度，直接影响应用效果（如清洗强度或焊接深度）。 4. 阻抗特性：需与驱动电源匹配以避免能量反射和发热问题。
功能作用
1. 能量转换：核心功能为将电能高效转换为超声波机械振动，转换效率可达90%以上。
2. 应用场景：
超声波清洗：通过空化效应去除物体表面污垢（如工业零件、医疗器械）。
超声波焊接：利用高频振动摩擦生热，实现塑料或金属的无缝连接。
医疗成像：B超探头通过发射和接收超声波生成人体内部图像。
工业检测：用于材料无损探伤或厚度测量。

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