為了確定換能器的工作狀態(tài)，必須求出它的機械振動系統(tǒng)的狀態(tài)方程式和電路系統(tǒng)狀態(tài)方程式。換能器機械系統(tǒng)的狀態(tài)方程式(簡稱為機械振動方程)是換能器處于工作狀態(tài)時,描寫它的機械振動系統(tǒng)的力和振速的關(guān)系式，而電路系統(tǒng)的狀態(tài)方程式(簡稱電路狀態(tài)方程式)是描寫電路系統(tǒng)的振動特性的。超聲波增幅器是超聲波振動系統(tǒng)的重要組成部分，在振動系統(tǒng)中的主要作用是放大機械振動的質(zhì)點位移和速度，將超聲波能量集中在小面積上收集能量，也稱為超聲波變速桿和超聲波聚能器。 由于換能器的機械系統(tǒng)和電路系統(tǒng)是互相耦合的,所以機械系統(tǒng)的振動會影響到電路的平衡，而電路的變化也會影響到機械系統(tǒng)的振動，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)將電信號轉(zhuǎn)換為機械振動。超聲換能器（超聲探頭）的工作原理大體是相同的，其內(nèi)部通常都包含一個電的儲能元件和一個機械振動系統(tǒng)。當(dāng)換能器用作發(fā)l射器時，從激勵電源送來的電振蕩信號將引起換能器中電儲能元件中電場或磁場的變化，這種變化通過某種效應(yīng)對換能器的機械振動系統(tǒng)產(chǎn)生一個推動力，使其進入振動狀態(tài)，從而推動與換能器機械振動系統(tǒng)相接觸的介質(zhì)發(fā)生振動，向介質(zhì)中輻射聲波。接收聲波的過程正好與此相反，外來聲波作用在換能器的振動面上，從而使換能器的機械振動系統(tǒng)發(fā)生振動，借助某種物理效應(yīng)，引起換能器儲能元件中的電場或磁場發(fā)生相應(yīng)的變化，從而引起換能器的電輸出端產(chǎn)生一個相應(yīng)于聲信號的電壓和電流。分類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

按照能量轉(zhuǎn)換的機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)、機械型超聲波換能器等按照換能器的振動模式:縱向(厚度)振動換能器、剪切振動換能器、扭轉(zhuǎn)振動換能器、彎曲振動換能器、縱-扭復(fù)合以及縱-彎復(fù)合振動模式換能器等。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,如激勵用電信號的頻率、換能器的組裝結(jié)構(gòu)設(shè)計、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。