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简单了解超声波换能器的作用
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、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；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。
超声波换能器功能结构
超声波换能器，包括外壳(1)、匹配层即声窗(2)、压电陶瓷圆盘换能器(3)、背衬(4)、引出电缆(5)，其特征在于它还包括Cymbal阵列接收装置，它由引出电缆(6)、8～16只Cymbal换能器(7)、金属圆环(8)、(9)和橡胶垫圈(10) 组成；Cymbal阵列接收装置位于圆盘式压电换能器3之上；压电陶瓷圆盘换能器用作基本的超声波换能器，由它发射和接收超声波信号；Cymbal阵列接收装置位于圆盘式压电换能器之上，作为超声波接收装置，用于接收圆盘换能器频带之外的多普勒回波信号。主要适用与超声波塑料焊接机、超声波金属焊接机，超声波清洗机，气相机，三氯机等
影响“超声波换能器”与电路匹配的因素
检测超声波系统的声学部分是系统中重要的部分，包括超声波换能器、匹配电路和信道。如果换能器与电路系统不匹配的话，那么会削减能量或对能量进行反射，换能器无法获得较大功率。是利用压力材料的压力特性做成的声电交换器件，品种比较多，包括压力陶瓷交换器、压电复合材料换能器、高分子PVDF换能器、表面波换能器等。其中压电陶瓷换能器是较早开发的，也是现在应用很广的换能器类型。换能器的性能在很大程度上影响了检测超声波系统的整体性能。测量超声波系统中的换能器性能的参数主要有两个。
一个是换能器的灵敏度，另一个是换能器的带宽。
换能器的灵敏度取决于振动型、换能器材料和机械系统结构。而换能器的带宽则是换能器的频率带宽特性，有功率、声压、阻抗、灵敏度等随频率变化的带宽特性。为了适应超声波应用中换能器负载的变化，灵敏换能器需要一定的带宽(3dB、6dB或10dB)。对于应用于脉冲信号的换能器是要求宽频带，这就是所谓的宽带换能器。激励的脉冲信号保证急剧上升，余振也短，遗钵特性的检测超声波系统尤为重要。为了使换能器具有较高的灵敏度和较宽的带宽，那么就必须对换能器进行匹配电路设计。
超声波换能器磁致伸缩
磁致伸缩有镍片换能器和铁氧体换能器。铁氧体换能器的电声转换效率比较低，使用一、二年后效率下降，甚至几乎丧失电声转换能力。镍片换能器的工艺复杂，价格昂贵，所以很少使用。压电晶体成熟可靠的是以压电效应实现电能与声能相互转换的器件，称为压电换能器。压电效应将电信号转换为机械振动。这种换能器电声转换，原材料价格便宜，制作方便，也不容易老化。常用的材料有石英晶体、钛酸钡和锆钛酸铅。石英晶体的伸缩量太小，3000V电压才产生0.01um以下的变形。钛酸钡的压电效应比石英晶体大20-30倍，但效率和机械强度不如石英晶体。锆钛酸铅具有二者的优点，可用作超声波清洗，探伤和小功率超声波加工的换能器。压电换能器的应用十分广泛， 它按应用的行业分为工业、 农业、 交通运输、生活、及等。
