大家好，今天小编来为大家解答超声波换能器驱动电路这个问题，超声波驱动电路很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

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一、超声波换能器的结构是怎样的

使用超声波换能器最主要考虑的问题就是与输入输出端的匹配，其次是机械安装和配合尺寸。换能器的频率相对而言还比较直观些。该频率是指用频率（函数）发生器，毫伏表，示波器等通过传输线路法测得的频率，或用网络阻抗分析仪等类似仪表测得的频率。一般通称小信号频率。客户将超声波换能器通过电缆连到驱动电源上，通电后空载或有载时测得的实际工作频率。因客户匹配电路各不相同，同样的超声波换能器在不同的驱动电源表现出来的频率是不同的，这样的频率不能作为讨论的依据。

1、使用超声波换能器时易出现的问题

使用时常见的问题是晶片开裂、无力、过载、电极片打火、电极片开裂、发热、漏波、晶片错位。

此类问题的出现，原因可以归为三类。其一是客户的驱动电源或模具及装配有问题，其二是我们的换能器及变幅杆有问题，第三是双方的产品都没有问题，但不匹配。

第一种情况：客户的驱动电源或模具有问题

我们建议客户积极的查找原因，或与我们公司技术人员沟通，尽快改进。

第二种情况：我们的超声波换能器及变幅杆有问题

这种情况也会发生，只不过发现的可能性比较小。我们公司专业生产各种生产大功率超声波换能器，变幅杆所有的产品质量在国内都处在较高的水平。而且同时有 ISO9000质量认证体系和严格的工艺和检验，我们超声波换能器产品的质量是有保证的。我们出厂产品的合格率是 100%。

第三种情况：双方的产品都没有问题，但不匹配。

这是最常见的，就是客户的驱动电源是好的，超声波换能器也是好的，组装也是正常的，但是各部分不匹配。引起不匹配的主要参数是超声波换能器的频率和电容量。针对这一情况，解决的办法是客户调整自己的驱动电源的匹配参数以适合我们的超声波换能器，第二个办法是客户再仔细研究一下自己的机箱和原来使用的换能器的各项参数，总而言之，只要你能提供准确的参数要求，我们可以保证提供给您合适的换能器。

2、超声波换能器各部件装配注意事项

超声波振动系统的各个部件，如换能器、变幅杆、工具头等主要部分是通过中心螺栓连接的。

1、检查接触面应平整光滑无伤痕，若有伤痕，用零号以上的金相砂纸轻轻打磨。要求既能将缺陷磨平，又不破坏接触面的平面度。

2、用易挥发无腐蚀性的清洁剂清洁螺丝、螺孔和接触面。

3、彻底清洁螺丝、螺孔和接触面。

4、所有连接螺孔应垂直于接触面。

5、拧紧前在接触面上涂薄薄一层黄油或凡士林注意不要涂到连接螺丝及螺孔上。

6、小心地将二个部件拧紧。根据连接螺丝规格的不同，控制合适的拧紧力矩。在可能的情况下，应拧的适当紧一点。

7、若重新松开结合面后应该看不到有任何伤痕。

8、用手摸振动系统振幅均匀，无怪声，无局部严重发热。

9、工作一段时间后重新送开结合面应没有氧化或烧蚀痕迹，否则就说明此处接触不好，超声波能量在这里损失严重。

超声波换能器使用时会发热，这主要是由三个原因引起的。其一是被焊工件会发热或被超声波处理的物质会发热，或模具（工具头）、变幅杆长时间工作会发热，这些热量都会传递到换能器上。其二是换能器本身的功率损耗。既然做不到能量转换效率 100%，损耗的那部分能量必然转换成热量。温升会导致超声波换能器参数变化，逐渐偏移最佳匹配状态，更严重的是温升会导致压电陶瓷晶片性能的劣化。这反过来又促使超声波换能器工作状态更坏，更快地升温，这是一个恶性循环。所以我们必须给以超声波换能器良好的冷却条件，一般是常温风冷；如有必要，也可采用冷风风冷。在正常情况下，这两点引起的温升也是正常的，在正常的冷却条件下，不会有大的问题。

二、超声波传感器驱动电路如何设计

40kHZ超声波发射电路之一，由F1~F3三门振荡器在F3的输出为40kHZ方波，工作频率主要由C1、R1和RP决定，用RP可调电阻来调节频率。 F3的输出激励换能器T40-16的一端和反向器F4，F4输出激励换能器T40-16的另一端，因此，加入F4使激励电压提高了一倍。电容C3、C2平衡F3和F4的输出，使波形稳定。电路中反向器F1~F4用CC4069六反向器中的四个反向器，剩余两个不用（输入端应接地）。电源用9V叠层电池。测量F3输出频率应为40kHZ±2kHZ，否则应调节RP。发射超声波信号大于8m。

40kHZ超声波发射电路之二，电路中晶体管VT1、VT2组成强反馈稳频振荡器，振荡频率等于超声波换能器T40-16的共振频率。T40-16是反馈耦合元件，对于电路来说又是输出换能器。T40-16两端的振荡波形近似于方波，电压振幅接近电源电压。S是电源开关，按一下S，便能驱动T40-16发射出一串40kHZ超声波信号。电路工作电压9V，工作电流约25mA。发射超声波信号大于8m。电路不需调试即可工作。

40kHZ超声波发射电路之三，由VT1、VT2组成正反馈回授振荡器。电路的振荡频率决定于反馈元件的T40-16，其谐振频率为40kHZ±2kHZ。频率稳定性好，不需作任何调整，并由T40-16作为换能器发出40kHZ的超声波信号。电感L1与电容C2调谐在40kHZ起作谐振作用。本电路适应电压较宽（3~12V），且频率不变。电感采用固定式，电感量5.1mH。整机工作电流约25mA。发射超声波信号大于8m。

40kHZ超声波发射电路之四，它主要由四与非门电路CC4011完成振荡及驱动功能，通过超声换能器T40-16辐射出超声波去控制接收机。其中门YF1与门YF2组成可控振荡器，当S按下时，振荡器起振，调整RP改变振荡频率，应为40kHZ。振荡信号分别控制由YF4、YF3组成的差相驱动器工作，当YF3输出高电平时，YF4一定输出低电平；YF3输出低电平时，YF4输出高电平。此电平控制T40-16换能器发出40kHZ超声波。电路中YF1~YF4采用高速CMOS电路74HC00四与非门电路，该电路特点是输出驱动电流大（大于15mA），效率高等。电路工作电压9V，工作电流大于35mA，发射超声波信号大于10m。

三、分析压电换能器的工作原理

1、某些单晶材料的结构具有非对称特性，当这些材料在外加应力作用下发生应变时，其内部晶格结构（变形）的变化将破坏原来的电中性宏观状态，产生极化电场（电化），所产生的电场（电极化强度）与应变的大小成正比。这种现象被称为正压电效应，是1880年居里兄弟发现的。

2、随后，在1881年，人们进一步发现这种单晶材料也具有逆压电效应，即当正压电效应的材料受到外加电场的作用时，会有应力和应变产生，其应变与外电场的大小成正比。因压电换能器电声效率高、功率容量大以及结构和形状可以根据不同的应用分别进行设计，在功率超声领域应用广泛。

3、压电换能器的主要特点是电声转换效率高，特别是接收灵敏度高，但其机械强度低（脆性大），因此在高功率应用中受到限制（不过目前的最新技术已能达到数百瓦到上千瓦的声辐射功率）。另外，一些单晶材料容易溶于水而失效（水解）。

4、压电换能器是不分正负极的。因为压电换能器是交流驱动的。但是，与清洗和焊接传感器一样，为了方便起见，与前后盖板连接的电极通常被视为负电极。用于检测的传感器，如果是金属外壳，通常将金属外壳与压电传感器连接，当屏蔽用，这个当负极。

5、参考资料来源：百度百科-压电式换能器

6、参考资料来源：百度百科-压电陶瓷换能器

四、...想问你一个关于超声波换能器驱动相关的电路问题。

1、这个示波器可真漂亮，不过这上面显示的不是1个波吧？而是很多个200KHz方波在叠一起的吧？但我看不到那些小的方波，但愿是这样吧。

2、上面的电路，可以驱动200KHz换能器，但为什么这么设计，有些奇怪，这是参考国外的电路么？

3、对于L2的选择，调整它的电感量，让C点的波形接近正弦波即可。

4、对于阻抗的匹配，R9最好等于120R，或者换成一个电感；

5、 C13才100nF恐怕不够，最好再增加一个100uF；

6、 Vout处要串联一个电阻，不然这个发射电路会对Vcc造成很大的干扰，影响整体稳定性；

7、 Q1的参数我没查，暂且当它好用吧。

8、另外从示波器上看，C和D的静态电压不对啊，换能器还没接上吧？

关于本次超声波换能器驱动电路和超声波驱动电路的问题分享到这里就结束了，如果解决了您的问题，我们非常高兴。