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（一）

启发：某光科技公司开发超声波多普勒流速仪时进行的讨论

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

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