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电换能器的类型


  按能量转换的机理来分,主要有下列5种。
  ①电动换能器:利用在恒磁场中运动导体的电磁感应原理而制成的换能器。
  ②电磁换能器:主要由固定于磁路中的导线圈和可振动的部分(如膜片、衔铁)所组成。交变电流通过线圈时产生交变磁通量,使磁路可振动部分受力发生变化而振动。反之,磁路可动部分振动时,使磁路的磁阻发生变化,于是通过线圈的磁通也相应变化而在线圈内感生电动势。单向极化磁通量使换能器工作有与信号成正比的线性部分。
  ③静电换能器:这种换能器的结构基本上是个电容器,固定的金属极板与可振动的导电膜片组成电容器的两个极板,并在两极板间加恒定的极化电压使电容器带电。当膜片振动时电容量发生变化,两极板间的电压也随之改变。反之,当两极板间的电压发生变化时,极板间的静电力发生变化,从而使膜片振动。
  ④压电换能器:利用具有压电效应的材料制成。压电效应较强的天然晶体有石英、酒石酸钾钠等。压电换能器广泛使用钛酸钡和锆钛酸铅等压电陶瓷材料。从发展趋势看,高分子压电材料(如聚偏氟乙烯)是制作压电换能器的一种新型材料。
  ⑤磁致伸缩换能器:利用具有磁致伸缩特性的铁磁材料制成。在磁场中,这类材料由于振动产生形变而使磁通量改变,从而使绕在其上面的线圈产生电动势。它的逆过程是磁通量发生变化使铁磁材料形变而产生应力的变化。这种换能器常用作共振换能器,以提高效率。常用的磁致伸缩材料有镍及其合金或镍铁氧体。
  以上所述电机械换能器的能量转换是可逆的。还有一类换能器是不可逆的,其中应用最多的是变阻换能器,如电话中的碳粒送话器。在半导体PN结附近施加局部压力的变化,会引起流过PN结电流的变化。利用这种原理做成的换能器称为压电结型换能器。通常是使压力通过细针加在PN结上。这样,可以获得很灵敏的换能作用。但它因结构上的困难还只用于应变计。
  激光换能器和光导纤维换能器是新出现的两种换能器。它们是应用光干涉仪的原理或光强度调制的方法制成的。有一种光调制的方法是利用声光作用,使光束通过声光作用元件,光束在声场的作用下经受调制;另有一种方法是让光束通过光导纤维射到振动靶上,使反射光束受到调制,其强度与振动靶的位移成正比,受调制的光束再转换成电输出。
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