超聲波流量計探頭及換能器原理 十
電容式換能器作為接收器使用時,其輸出電壓有下述關系式:e=(dA/d0)·U·(C0/C+C0’)式中:e-輸出電壓;U-施加在電容器兩端的直流電壓(固定偏壓);d0-一充電電容器兩電極間距離;dA-兩電極間變化的距離;C0-電容器的靜態電容,C-測量
電路中的雜散靜電容;C0’-變化電容。
在作為發射器工作時,電容器兩端除加上了固定偏壓外,還加上了信號電壓(交變電壓),兩極間將因有相互吸引力存在而使振動膜發生振動。已充電的電容器兩極間相互吸引力為:F≈εr·S·U2/d2式中:εr-相對介電常數;S-電極的相對面積;U-施加電壓(信號電壓);d-電極間距離吸引力F的大小與電壓的正負無關,這種靜電吸引力垂直于電極表面,故只能激發出縱波。
電容式換能器的振動膜厚度在50微米左右時可激發出頻率達10~200MHz的縱波。常用的電容式換能器有電容式傳聲器、錄音機上的外錄話筒等,其特點是頻率特性響應好,但缺點則是其保養維護要求較高(如防塵、防潮、防熱等以防止膜片松弛),此外,其供電系統較復雜,需和放大器裝在一起且不能使用較長的電纜,使用起來有不便之處。
超聲波流量計