倪鹏飞 邹康俊 杜文 张吴天

摘要：通过利用集总参数等效模型分析了影响压电换能器动态参量的主要因素以及趋势。通过比较小信号测试结果与实际大功率激励后的表观特性，分析获知了换能器的动态参量与换能器在大功率激励下的积温率所存在着的相关性，即动态参量越高，其积温率越低，换能器整体温升越弱，并建立了一种快速、简便的评价换能器的方法。并通过研究也进一步了解到换能器本身的一些等效参数与静态电容之间的存在着一定的优势比值，并影响着换能器的动态参量。

关键词：压电换能器;动态参量N*;集总参数;空载;温升速率

在功率超声领域，压电换能器作为一种重要的“电-声（力）”转换元件，其性能的优劣直接关系到整个功率超声系统的工况性能及效率。大量的应用场景需要压电换能器具备稳定的输出特性以及较高的能量转换效率，能够在长期连续的大功率条件下可以稳定输出超声波能量。针对压电换能器性能的评价方法，1995年，颜忠余、林仲茂[1]从理论上分析了换能器的结构和材料参数对其性能指标的影响，以及不同外部负载条件下这些参数对换能器性能的影响，并提出正确设计的方法。2001年，俞宏沛等通过建立在小功率空载激励与额定大功率有载激励.只要使其振动幅度相等则换能器振动的动态疲劳及损伤程度是近似相等的原则之上，对换能器在空载的条件下激励，使其振动幅度等于有载下的标准参数值，使换能器在较小的功率级下进行较大的振幅下长期激励振动后通过评价有效机电耦合系数和机械品质因数Qm与初始值的变化量来衡量换能器损伤与否。……