江蘇省金湖縣實驗中學華慶富

當超聲波與電能聯(lián)手

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電聲轉換器是把聲能轉換成電能或電能轉換成聲能的器件，電聲工程中的傳聲器、揚聲器和耳機是最典型的使電能、聲能之間相互變換的器件。這些器件統(tǒng)稱為電聲轉換器，亦稱電聲換能器。

廣義的電聲應用的頻率范圍很寬，包括次聲、可聽聲、超聲換能器。屬于可聽聲頻率范圍內的電聲換能器有傳聲器、揚聲器、送受話器、助聽器等等。按照換能方式，它們又可以分成電動式、靜電式、壓電式、電磁式、碳粒式、離子式和調制氣流式等。其中后三種是不可逆的，碳粒式只能把聲能變成電能，離子式和調制氣流式只能產生聲能。其他類型的換能器則是可逆的，既可用作聲接收器，也可用作聲發(fā)射器。

超聲波換能器屬于電聲轉換器中的一種，也是目前應用較為廣泛的一類電聲轉換器。它的功能是將輸入的電功率轉換成機械功率（即超聲波）再傳遞出去，而自身消耗很少的一部分功率。

超聲波換能器的應用十分廣泛，按照應用的行業(yè)可分為工業(yè)、農業(yè)、交通運輸、生活、醫(yī)療及軍事等。按照實現(xiàn)的功能可分為超聲波加工、超聲波清洗、超聲波探測、檢測、監(jiān)測、遙測、遙控等；按工作環(huán)境可分為液體、氣體、生物體等；按性質可分為功率超聲波、檢測超聲波、超聲波成像等。具體來說，主要的應用可舉例如下：

1.壓電陶瓷變壓器：壓電陶瓷變壓器是利用壓電效應來實現(xiàn)電壓輸出的。與電磁變壓器相比，它具有體積小、質量輕、功率密度高、效率高、耐擊穿、耐高溫、不怕燃燒、無電磁干擾和電磁噪聲等特點，且其結構簡單、便于制作、易批量生產，在某些領域已成為電磁變壓器的理想替代元件。此類變壓器可用于開關轉換器、筆記本電腦、氖燈驅動器等。

2.超聲波電動機：超聲波電動機是把定子作為換能器，利用壓電晶體的逆壓電效應讓電動機定子處于超聲波頻率的振動，然后靠定子和轉子間的摩擦力來傳遞能量，帶動轉子轉動。超聲波電動機體積小、分辨率高、結構簡單、直接驅動、無制動機構、無軸承機構，這些優(yōu)點有益于裝置的小型化。超聲波電動機廣泛應用于光學儀器、半導體微電子工藝、精密機械與儀器、機器人、醫(yī)學與生物工程領域。

3.電子血壓計：利用超聲波換能器接收血管的壓力，當氣囊加壓緊壓血管時，因外加壓力高于血管舒張壓力，超聲波換能器感受不到血管的壓力；而當氣囊逐漸泄氣，超聲波換能器對血管的壓力隨之減小到某一數(shù)值時，二者的壓力達到平衡，此時超聲波換能器就能感受到血管的壓力，該壓力即為心臟的收縮壓，通過放大器發(fā)出指示信號，給出血壓值。電子血壓計由于取消了聽診器，可減輕醫(yī)務人員的勞動強度。