超聲波探頭工作原理|超聲波探頭性能指標
更新時間：2024-07-17 15:30:20 關鍵詞：超聲波探頭
超聲波探頭是在超聲波檢測過程中發射和接收超聲波的裝置，其性能直接影響超聲波的特性及檢測性能。在工業檢測中，超聲波探頭可用于檢測金屬、非金屬材料的內部缺陷、厚度、密度等參數；在醫療診斷中，超聲波探頭則用于成像和檢查人體內部器官的狀況。通過了解探頭的結構、原理、性能指標、類型與分類以及應用與領域等方面的知識，可以更好地使用和維護超聲波探頭，提高其檢測效果和準確性。
一、定義與功能
定義：超聲波探頭是利用材料的壓電效應實現電能與聲能轉換的換能器，是超聲波檢測系統中的關鍵部件。
功能：發射超聲波并接收從被測物體反射回來的超聲波，通過處理這些信號來獲取被測物體的內部信息。
二、結構與原理
關鍵部件：晶片，一個具有壓電效應的單晶或多晶體薄片，其作用是將電能和聲能互相轉換。
工作原理：在壓電晶片上施加電壓時，晶片會產生機械振動并發出超聲波；當超聲波遇到被測物體并反射回來時，晶片會接收這些反射波并將其轉換為電信號進行處理。
三、性能指標
發射靈敏度：與晶片的壓電常數d33有關，d33越大，發射靈敏度越高。
接收靈敏度：與晶片的壓電常數g33有關，g33越大，接收靈敏度越高。
介電常數：表示壓電材料機械能（聲能）與電能之間的轉換效率，與晶片的電容、極板距離和極板面積有關。
機械品質因子qm：反映壓電晶片諧振時貯存的機械能與損耗的能量之比，qm大則損耗小，振動時間長，脈沖寬度大，但分辨力低；qm小則損耗大，振動時間短，脈沖寬度小，但分辨力高。
頻率常數Nt：壓電晶片的厚度與固有頻率的乘積是一個常數，晶片材料一定時，厚度越小，頻率越高。
信噪比：有用信號與無用信號之比，是超聲波探頭的一項重要指標，大于18dB。
四、類型與分類
根據波形不同，超聲波探頭可分為縱波探頭、橫波探頭和表面波探頭等。
根據形狀和用途不同，超聲波探頭又可分為直探頭、斜探頭、雙晶探頭、聚焦探頭等。
五、應用與領域
超聲波探頭廣泛應用于工業檢測、醫療診斷、生物科學、材料科學等領域。在工業檢測中，超聲波探頭可用于檢測金屬、非金屬材料的內部缺陷、厚度、密度等參數；在醫療診斷中，超聲波探頭則用于成像和檢查人體內部器官的狀況。
六、注意事項
在使用超聲波探頭時，需要注意探頭的頻率、晶片尺寸、K值等參數與被測物體的匹配問題。
探頭在使用過程中需要保持清潔和干燥，避免受到機械沖擊和高溫等因素的影響。
定期對探頭進行維護和校準，以確保其性能和準確性。
綜上所述，超聲波探頭是一種重要的檢測工具，在多個領域發揮著重要作用。通過了解探頭的結構、原理、性能指標、類型與分類以及應用與領域等方面的知識，可以更好地使用和維護超聲波探頭，提高其檢測效果和準確性。
