压电式超声换能器的作用

温脑

超声波是一种频率大于20kHz的声信号，有着穿透深度大、分辨率高、指向性好和无辐射的危害等优点，广泛应用于医学影像诊断、医学治疗、无损检测技术、工业检测等重点领域。现阶段，依托于压电超声波换能器仍然是主流的超声波检测方式，殊不知受制于大尺寸、窄带宽、会受电磁干扰等特点，自身在一些特殊领域如强电磁环境、微创手术中体现出很大的限制性。高集成化、高精度、抗电磁干扰的光纤检测技术为提升这些限制带来了可能性。

光纤超声换能器做为一种可以实现光信号和超声信号互相转换的换能器件，有着超声发射和超声探测两类功能，与传统的压电超声换能器对比，光纤超声换能器有着更小的尺寸、相对较高的发射声压、更大的发射和探测带宽，及其相对较高的探测灵敏度。因而，依托于光纤的超声波换能器早已广泛应用于光声/超声成像、无损检测技术、设备安全检测等重点领域。为了能让各个领域的研究人员掌握这一高速发展的超声波检测技术，文章具体描述了光纤超声波换能器技术的不断发展现况及其最新的应用研究成果。首先论述光=纤超声换能器的基本原理和研究成果；再对依托于光纤超声换能器的超声波检测技术进行讲解；最终从医学成像、无损检测技术、局部放电等多个方面介绍光纤超声波换能器技术的应用医学影像技术、工业检测中的应用。




超声波换能器做为超声设备的关键器件，用以将电信号、光信号以及与超声波进行互相转换。当用于发射器时，换能器将激励源所提供的激励信号根据某类效应转换成换能器的机械结构振动，进而向介质发射超声波；用于传感器的时候恰好相反，外界超声波作用在超声换能器上，造成换能器的结构发生变化，从而出现换能器内部的电场、电磁场或者光场发生相应变化，并且在换能器的输出端产生相应的输出信号。光纤超声换能器可以广泛应用于主动和被动超声波检测：在主动超声波检测中，换能器与此同时用以超声发射和超声探测；在被动超声波检测中，换能器仅限于超声探测，超声信号由待测物体提供全方位。文章从超声发射技术和超声探测技术两方面分别从光纤超声换能器的高速发展现状以及超声波检测技术应用进行论述。



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