阻抗分析仪上测量出来的超声波换能器的频率到底选哪一个？

专业知识：

一、换能器的6个谐振频率

1. 串联谐振频率

2. 并联谐振频率

3. 共振频率

4. 反共振频率

5. 最大导纳频率

6. 最小导纳频率

在一般换能器里面，

可以把串联谐振频率，共振频率，最大导纳频率看成一个频率接近的点。就是阻抗最小的频率点。

把并联谐振频率，反共振频率，最小导纳频率看成一个频率接近的点，就是阻抗最大的点的频率。
提示：这里说的是“频率接近”的点，并不是说频率是一模一样的。

二、换能器的阻抗

换能器的阻抗一般指的是最小阻抗。就是在谐振状态下的等效阻抗，一般可以用阻抗分析仪测试得到。

三、换能器的电容

换能器的电容是自由电容。自由电容 = 静态电容+动态电容。一般可以用万用表测试得到。或者用阻抗分析仪测试得到。

四、换能器的Q值

Q值它是表征电或机械系统阻尼大小和谐振曲线尖锐程度的一个度量。 值常用来描述单谐振动系统的瞬态特性。比如用一个正弦填充的脉冲（其频率为振动系统的谐振频率）激励时，欲使脉冲上升到稳态值的96%时，则需要几个周期的时间，而截止时，使脉冲下降到稳态值4%时，也需要几个周期的时间。

1. 阻抗分析仪测量的导纳曲线图上，有红色和蓝色两根线，分别代表什么意思？

答：在下面的图片中，
左边曲线：横坐标-导纳实部G，纵坐标-导纳虚部B；

右边曲线：红色线-导纳实部G，蓝色线-导纳虚部B，横坐标--频率，纵坐标-导纳。
作为判断换能器的谐振频率点选择，是看红色的线。

红色的线越高，代表阻抗越小；

红色的线越低，代表阻抗越大；阻抗最大的位置也就是纵坐标的零点，不会更低了。

2. 红色线的最高峰表示啥意思？

红色线的最高峰是串联谐振频率点，也叫做“共振频率”。

在这一点上，换能器的阻抗最小，用来发射，信号最强。

在下图中有个“谐振频率Fs”，就是对应这一点，是1980000Hz，就是1980KHz。

哪些应用会用这个点呢，比如：超声波焊接，超声波清洗这种只发射，不接收的超声波应用。

提示：我们的换能器出厂，不是用下图的“谐振频率Fs”作为换能器的频率的。

3. 红色线跟横坐标接触的位置，也就是零点位置是表示啥意思？

在这个零点位置，是并联谐振频率。

在这一点上，换能器阻抗最大，用来接收，信号最强。

在下图中大约是2375000Hz，就是2375KHz。

哪些应用会用这个点呢？比如：作为接收用的换能器，只接收不发射。

提示：这个点跟阻抗分析仪测量出来的“反谐振频率Fp”不是同一个频率。

两者频率有一点差别。

4. 换能器出厂，选择哪个点作为“反谐振频率点”？

换能器出厂是选择阻抗分析仪测量出来的“反谐振频率Fp”。

在下图中是2180000Hz，也就是2180KHz。

提示：一般是选用阻抗分析仪测量出来的“反谐振频率Fp”作为反谐振频率点。

5. 作为换能器出厂，选择哪个频率点为谐振频率点？

因为在现有换能器中，是既发射又接收的，那么发射和接收综合起来最强的点是在“串联谐振频率点”和“并联谐振频率点”之间的那个点。

这个点的频率也就是

(2180000Hz-1980000Hz)÷2=100000Hz=100KHz

1980000Hz+100000Hz=2080000Hz=2180000Hz

6. 有些换能器测量出来红色线有2个高峰，是啥意思？

在一般情况下，有单层匹配层的换能器测量出来会有电导极大值点或者说阻抗极小值点。

一个是压电陶瓷片本身的阻抗极小值点，另一个是匹配层的阻抗极小值点。

7. 有2个峰的图里面，哪个是压电陶瓷片的？哪个是匹配层的？

根据这些年的经验，如果匹配层比较薄，那么往往是最右边的那个高峰，左边的高峰就是陶瓷片的。

如果匹配层比较厚，那么往往是最左边的那个高峰，右边的高峰就是陶瓷片的。

8. 有2个高峰的图里面，出厂换能器的频率是哪个点？

有2个高峰的超声波换能器，是选择他们中间的那个频率点，作为换能器出厂的频率。

作为产品使用，也是选择这个点作为发射和接收用。

在下图中，阻抗分析仪测量的频率范围是500KHz～1500KHz，

阻抗分析仪测量出来的谐振频率Fs是1052800Hz，反谐振频率Fp是1145700Hz。

因为红色线有两个峰，在这里是选择两个峰中间的那个点作为换能器出厂频率。

就是在960000Hz的位置左右。

阻抗分析仪测量出来的谐振频率是“1052800Hz”，也就是1052KHz。出厂换能器的频率不是按照这个来确定的。

9. 图中如果有两个峰，阻抗分析仪测试结果中的谐振频率Fs，是指图中的哪个点？

阻抗分析仪测试结果中的“谐振频率Fs”是图中红色线的最高峰。也就是常说的“串联谐振频率点”。在图中，就是1073840Hz，也就是1073.84KHz。

因为有两个峰，对于阻抗分析仪来说，它是分辨不了哪个是陶瓷片的“串联谐振频率点”，哪个是匹配层的“串联谐振频率点”。阻抗分析仪是看测量出来哪个点的峰高，就把这个点作为“谐振频率Fs”。

10. 如果仅仅用于发射，追求同样发射功率下，发出的声强最大，用哪个频率点？为什么？

就用阻抗分析仪测量出来的“谐振频率Fs”对应的频率。

因为在这个点上，换能器的阻抗最小，在同样的发射电压，同样的发射脉冲数量的前提下，在这个点发射，电能转化为声能的效率最高。

11. 测量出来有超过2个高峰的换能器，选择哪个点？

      换能器型号是DYW-40/200-NA

首先要说明一下，因为扫描的频率范围是10Khz开始，到300KHz结束，仅仅从扫描结果看，里面有多个频率。阻抗分析仪的“谐振频率”选择的是红色线最高峰对应的频率234692Hz。

实际上，它有多个串联谐振频率，分别是40KHz，94KHz，180KHz，234KHz。

在这种情况下，为了避免测量错误，我们需要分段来测量换能器的频率。

比如：10KHz～100Khz；150Khz～300KHz。

12. 对于只有一个峰的情况下，换能器出厂频率怎么选？

就是选择“谐振频率”和“反谐振频率”中间的那个点。

计算方式：(反谐振频率-谐振频率)÷2+谐振频率

在这里就是(1070KHz-980KHz)÷2+980KHz=1025KHz。

提示：在实际使用中，并不是正好是“正中间”也就是50%处那个频率，多少会有一点偏差。

13. 以下是阻抗分析仪测量出来的结果，请确定他们出厂的频率是多少？

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