為了確定換能器的工作狀態(tài)，必須求出它的機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)的狀態(tài)方程式和電路系統(tǒng)狀態(tài)方程式。換能器機(jī)械系統(tǒng)的狀態(tài)方程式(簡(jiǎn)稱(chēng)為機(jī)械振動(dòng)方程)是換能器處于工作狀態(tài)時(shí),描寫(xiě)它的機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)的力和振速的關(guān)系式，而電路系統(tǒng)的狀態(tài)方程式(簡(jiǎn)稱(chēng)電路狀態(tài)方程式)是描寫(xiě)電路系統(tǒng)的振動(dòng)特性的。超聲波增幅器是超聲波振動(dòng)系統(tǒng)的重要組成部分，在振動(dòng)系統(tǒng)中的主要作用是放大機(jī)械振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)位移和速度，將超聲波能量集中在小面積上收集能量，也稱(chēng)為超聲波變速桿和超聲波聚能器。 由于換能器的機(jī)械系統(tǒng)和電路系統(tǒng)是互相耦合的,所以機(jī)械系統(tǒng)的振動(dòng)會(huì)影響到電路的平衡，而電路的變化也會(huì)影響到機(jī)械系統(tǒng)的振動(dòng)，因此我們總是利用這些方程組分析、討論換能器的工作特性。

工作原理

超聲換能器即是諧振于超聲頻率的壓電陶瓷，由材料的壓電效應(yīng)將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)械振動(dòng)。超聲換能器（超聲探頭）的工作原理大體是相同的，其內(nèi)部通常都包含一個(gè)電的儲(chǔ)能元件和一個(gè)機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)。當(dāng)換能器用作發(fā)l射器時(shí)，從激勵(lì)電源送來(lái)的電振蕩信號(hào)將引起換能器中電儲(chǔ)能元件中電場(chǎng)或磁場(chǎng)的變化，這種變化通過(guò)某種效應(yīng)對(duì)換能器的機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生一個(gè)推動(dòng)力，使其進(jìn)入振動(dòng)狀態(tài)，從而推動(dòng)與換能器機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)相接觸的介質(zhì)發(fā)生振動(dòng)，向介質(zhì)中輻射聲波。接收聲波的過(guò)程正好與此相反，外來(lái)聲波作用在換能器的振動(dòng)面上，從而使換能器的機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)發(fā)生振動(dòng)，借助某種物理效應(yīng)，引起換能器儲(chǔ)能元件中的電場(chǎng)或磁場(chǎng)發(fā)生相應(yīng)的變化，從而引起換能器的電輸出端產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)于聲信號(hào)的電壓和電流。分類(lèi)元件形狀按組成換能器的壓電元件形狀分為薄板形,圓片形,圓環(huán)形,圓管形,圓棒形,薄殼球形,壓電薄膜等。

超聲波換能器種類(lèi)

按照能量轉(zhuǎn)換的機(jī)理和利用的換能材料:壓電換能器、磁致伸縮換能器、靜電換能器(電容型換能器)、機(jī)械型超聲波換能器等按照換能器的振動(dòng)模式:縱向(厚度)振動(dòng)換能器、剪切振動(dòng)換能器、扭轉(zhuǎn)振動(dòng)換能器、彎曲振動(dòng)換能器、縱-扭復(fù)合以及縱-彎復(fù)合振動(dòng)模式換能器等。按照換能器的工作介質(zhì):氣介超聲換能器、液體換能器以及固體換能器等。決定換能器工作頻率的影響因素有很多,如激勵(lì)用電信號(hào)的頻率、換能器的組裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工作原理的應(yīng)用范圍與限制條件、換能元件自身的材料物理特性等等。