当超声波与电能联手

江苏省金湖县实验中学华庆富

当超声波与电能联手

江苏省金湖县实验中学华庆富

电声转换器是把声能转换成电能或电能转换成声能的器件，电声工程中的传声器、扬声器和耳机是最典型的使电能、声能之间相互变换的器件。这些器件统称为电声转换器，亦称电声换能器。

广义的电声应用的频率范围很宽，包括次声、可听声、超声换能器。属于可听声频率范围内的电声换能器有传声器、扬声器、送受话器、助听器等等。按照换能方式，它们又可以分成电动式、静电式、压电式、电磁式、碳粒式、离子式和调制气流式等。其中后三种是不可逆的，碳粒式只能把声能变成电能，离子式和调制气流式只能产生声能。其他类型的换能器则是可逆的，既可用作声接收器，也可用作声发射器。

超声波换能器属于电声转换器中的一种，也是目前应用较为广泛的一类电声转换器。它的功能是将输入的电功率转换成机械功率（即超声波）再传递出去，而自身消耗很少的一部分功率。

超声波换能器的应用十分广泛，按照应用的行业可分为工业、农业、交通运输、生活、医疗及军事等。按照实现的功能可分为超声波加工、超声波清洗、超声波探测、检测、监测、遥测、遥控等；按工作环境可分为液体、气体、生物体等；按性质可分为功率超声波、检测超声波、超声波成像等。具体来说，主要的应用可举例如下：

1.压电陶瓷变压器：压电陶瓷变压器是利用压电效应来实现电压输出的。与电磁变压器相比，它具有体积小、质量轻、功率密度高、效率高、耐击穿、耐高温、不怕燃烧、无电磁干扰和电磁噪声等特点，且其结构简单、便于制作、易批量生产，在某些领域已成为电磁变压器的理想替代元件。此类变压器可用于开关转换器、笔记本电脑、氖灯驱动器等。

2.超声波电动机：超声波电动机是把定子作为换能器，利用压电晶体的逆压电效应让电动机定子处于超声波频率的振动，然后靠定子和转子间的摩擦力来传递能量，带动转子转动。超声波电动机体积小、分辨率高、结构简单、直接驱动、无制动机构、无轴承机构，这些优点有益于装置的小型化。超声波电动机广泛应用于光学仪器、半导体微电子工艺、精密机械与仪器、机器人、医学与生物工程领域。

3.电子血压计：利用超声波换能器接收血管的压力，当气囊加压紧压血管时，因外加压力高于血管舒张压力，超声波换能器感受不到血管的压力；而当气囊逐渐泄气，超声波换能器对血管的压力随之减小到某一数值时，二者的压力达到平衡，此时超声波换能器就能感受到血管的压力，该压力即为心脏的收缩压，通过放大器发出指示信号，给出血压值。电子血压计由于取消了听诊器，可减轻医务人员的劳动强度。