声能转换器
传声器
按声道分类：
● 单声道传声器 ● 立体声传声器（A/B、X/Y、M/S、ORTF） ● 环绕声传声器
传声器的 主要技术参数
传声器的主要技术参数： ● 指向性（Directional pattern） ● 灵敏度（Sensitivity） ● 频率范围（Frequency range） ● 频率响应（Frequency response）
● 驻极体电容传声器（Electret Condenser
Microphone）
● 压电陶瓷拾音器（Piezoceramic
Pickup）
按换能器工作方式分类：
● 恒定幅度式传声器 ● 恒定速度式传声器
按换能器受声波作用力分类：
● 压强式传声器 ● 压差式传声器
按传声器的输出阻抗分类：
● 低阻抗传声器 ● 高阻抗传声器
● 最大声压级（Maximum SPL） ● 额定阻抗（Rated impedance）
● 传声器的指向性：
▲ 全指向性（Omnidirectional pattern）
▲ 心形指向性（Cardioid pattern）
▲ 宽心形指向性（Wide Cardioid pattern）
▲ 锐心形指向性（Hyper Cardioid pattern）
8 字形（双方向）指向性传声器极坐标图
● 传声器的灵敏度：
表示传声器声电转换效率的重要指标。 其定义为：在自由声场中，传声器在频率为 1KHz 恒定声压下与声源正向（即声入射角为零） 时所测得的开路输出电压。 单位为：mV/pa（毫伏/帕）
或：mV/μbar （毫伏/微巴）
压电超声换能器概述
压电超声换能器是一种利用压电效应将电能转化为声能或反之的设备。
它是将压电材料（如石英、铅锆酸钛等）制成特定形状的片状或圆柱状结构，并在其两面分别连接电极，形成压电陶瓷。
当施加电场或施加机械应力时，压电材料会发生形状变化，从而产生声波。
压电超声换能器具有以下特点：
1.压电效应：压电材料具有压电效应，即在电场或应力的刺激下发生形状变化。
通过施加电压或机械压力，压电超声换能器可以产生声波，并将电能或声能转换为对应形式的能量。
2.幅频特性：压电超声换能器的发声频率与材料的厚度、形状和工作模式有关。
通过调节电场或机械应力的参数，可以控制发声频率的范围和图案。
3.高能量转换效率：压电超声换能器的能量转换效率较高，能够将电能转换为声能或反之，从而实现能量的转换和传递。
4.高灵敏度和精度：压电超声换能器对外部刺激的响应速度快，具有高灵敏度和精度。
它能够快速、准确地将电信号转换成声信号或将声信号转换成电信号。
压电超声换能器在许多领域有广泛的应用，例如医学超声成像、声学测量、工业无损检测、流体控制等。
在医学领域，它可以将电信号转换为声波，通过适当的处理和解读，实现对人体组织的成像和诊断。
在工业领域，它可以用于缺陷检测、材料测试、流体控制等方面，具有重要的应用价值。
空气耦合换能器
空气耦合换能器
空气耦合换能器（Air Coupled Transducer，简称ACT）是一种利用空气作为介质进行声能转换的装置。
它通常由发射器和接收器组成，在发射器中通过电信号产生声音波，然后通过空气传播到接收器中，接收器将声音波转换为电信号。
由于空气的传导性能较差，空气耦合换能器常用于需要高灵敏度或非接触的应用场合。
空气耦合换能器具有以下特点：
1. 非接触式传感器：由于空气无需直接接触物体即可传播声音波，因此空气耦合换能器可用于非接触式的测量和检测。
2. 高灵敏度：空气耦合换能器可以接收到较远距离的声音波，因此在一些需要远距离探测的应用中具有较高的灵敏度。
3. 宽频响特性：空气耦合换能器通常具有较宽的频率响应范围，能够接受较高或较低频率的声音波。
4. 适用于声学隔离环境：空气耦合换能器不需要物理接触，可以适用于一些需要进行声学隔离的环境，例如高温、高压或有腐蚀性的场合。
空气耦合换能器在工业检测、无损检测、声学测量等领域有广泛的应用，例如在飞机结构检测中用于探测隐蔽缺陷，或在材料检测中用于测量材料的声学特性。
声辐射力的原理与应用
声辐射力的原理与应用声辐射力是指声波对物体产生压力差，从而产生力的现象。
声波是一种机械波，其传播需要介质，而介质分子的振动会引起分子之间的碰撞，从而产生压力变化，进而作用于物体表面，产生声辐射力。
1.声波的强度：声波的强度与声音的音量、频率等因素有关。
声波的强度越大，声音越响亮，对物体产生的压力变化也越大。
2.介质的振动：声波需要介质传播，介质分子的振动会引起分子之间的碰撞。
这种碰撞产生的压力变化会作用于物体表面，形成声辐射力。
3.反射与折射：声波在传播过程中会发生反射和折射，通过对声波的反射和折射，可以调节声辐射力的方向和强度。
声辐射力在实际生活和工业应用中具有广泛的应用，下面介绍几个常见的应用：1.声学技术：声辐射力在声学技术中有着重要的应用。
例如，在喇叭、扬声器等声学设备中，声辐射力能够将电信号转化为机械振动，从而产生音响效果。
2.超声波清洗：超声波清洗是利用声辐射力来实现物体的清洁。
通过将物体放入超声波清洗器中，超声波的振动和声辐射力可以将附着在物体表面的污垢震落下来，从而实现物体的清洁。
3.声能传感器：声能传感器是利用声辐射力来测量和检测声波强度的设备。
通过检测声波对物体表面产生的力，可以测量声波的强度和频率。
声能传感器在医疗、环境监测等领域具有广泛的应用。
4.声能转换器：声能转换器是利用声辐射力将声波转化为电能或其他形式的能量的装置。
例如，声动电转换器可以将声波的能量转化为电能，用于供电或储存。
总之，声辐射力是声波对物体产生压力变化，从而产生力的现象。
其应用涉及声学技术、清洁、传感器等多个领域，为人们的生活和工业生产带来了便利。
换能器
电能和声能相互转换的器件
01 产品简介
03 性能参数
目录
02 分类 04 应用
基本信息
换能器，是指电能和声能相互转换的器件。在回声测深仪、多普勒计程仪和声相关计程仪中使用。将电能转 换成声能的称为发射换能器;将声能转换成电能的是接收换能器。发射和接收换能器通常是分开使用的，但也可以 共用一个。换能器的主要性能指标有：工作频率、频带宽度、电声频度、谐振频率时的阻抗、指向性（发射波束 宽度）和灵敏度等。按物理特性和使用材料的不同，换能器可分为两类:磁致伸缩换能器和电致伸缩换能器。前者 应用铁磁材料的磁致伸缩效应，常由镍或镍铁合金制成;后者应用电致伸缩效应和压电效应，常由钛酸钡陶瓷和铣 钛酸铅陶瓷等介质电材料制成。换能器安装于船底，其指向性可用波束宽度或半扩散角来表征。
应用
磁致伸缩
压电晶体
磁致伸缩
磁致伸缩有镍片换能器和铁氧体换能器。
压电晶体
最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效率高，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。 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、医疗及军事等。
产品简介
产品简介
换能器主要有磁致伸缩和压电晶体两大类。
分类
1
元件形状
2
振动模式
3
振动方向
4
压电转换方式
5
传播介质
元件形状
按组成换能器的压电元件形状分为薄板形,圆片形,圆环形,圆管形,圆棒形,薄壳球形,压电薄膜等;
振动模式
按振动模式分为伸缩振动,弯曲振动,扭转分为厚度,切向,纵向,径向等;
换能器的工作原理
换能器的工作原理换能器是一种能够将一种形式的能量转换为另一种形式的装置。
在现代科技领域，换能器被广泛应用于各种领域，如声学、电子、机械等。
它的工作原理十分复杂，但总体来说，可以归纳为以下几个方面。
首先，换能器能够将一种形式的能量转换为另一种形式的能量。
比如，在声学领域中，声能转换器可以将声能转换为电能，或者电能转换为声能。
这种能量的转换过程是通过换能器内部的特定结构和材料来实现的，其中包括压电材料、磁电材料等。
这些材料在受到外部刺激时，会产生相应的电荷或磁场，从而实现能量的转换。
其次，换能器能够根据外部的输入信号来实现能量的转换。
换能器通常会受到外部的声波、电磁波、压力等信号的刺激，然后根据这些信号来进行能量的转换。
比如，在声学领域中，换能器可以根据外部的声波信号来产生相应的电信号，从而实现声音的放大、传输和处理。
此外，换能器的工作原理还涉及到能量的传递和传输。
换能器内部的能量转换过程通常会涉及到能量的传递和传输，这需要通过特定的结构和材料来实现。
比如，在电子领域中，换能器可以将电能转换为电磁波能量，并通过特定的传输介质来进行传输。
这种能量的传递和传输过程需要考虑到能量的损耗和衰减，因此需要设计合理的结构和材料来实现高效的能量转换和传输。
最后，换能器的工作原理还涉及到能量转换的效率和稳定性。
换能器在进行能量转换的过程中，需要考虑到能量转换的效率和稳定性。
这需要通过合理的设计和优化来实现，包括选择合适的材料、优化结构设计、提高能量转换效率等方面。
同时，还需要考虑到换能器在不同环境和条件下的稳定性，以确保其能够长期稳定地工作。
综上所述，换能器的工作原理涉及到能量的转换、输入信号的识别、能量的传递和传输，以及转换效率和稳定性等方面。
通过合理的设计和优化，换能器能够实现高效、稳定的能量转换，从而在各种领域发挥重要作用。
换能器原理介绍
电声换能器电声转换器就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、扬声器与耳机就是最典型的电能、声能之间相互变换的器些器件统称为电声换能器。
目录•电声换能器分类•电声换能器系统组成•电声换能器主要性能•电声换能器分类o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、离子式与调制气流式等。
其中后三种就是不可逆的,碳粒式只能把声能变成电能,离子式与调制气流式的只能产生声能。
而其她类型换能器则就是可逆的。
即可用作声接收器也可用作声发射器。
•电声换能器系统组成o各种电声换能器,尽管其类型、功用或工作状态不同,它们都包含两个基本组成部分,即电系统与机械振动系统。
在换能器内部,电系统与机械振动系统之间通过某种物理效应相互联系,以完成能量的转换;在其外部,换能器的电系统与信号发生器的输出回路,或前级放大器的输入回路相匹配;而换能器的机械振动系统,以其振动表面与声场相匹配。
电声换能器它包括三个互相联系的子系统。
1、以辐射或接受声波的振动板为中心的机械一声系统。
2、起电一声两种能量之间相互变换作用的能量变换系统。
3、担任电信号输入、输出的电学系统。
这三个子系统的复合系统之间的能量关系就是非常复杂的, 就是互相联系密不可分的。
这三种体系就是互相牵制的,处理得不好往往会顾此失彼。
例如,一个有效的磁系统可能会非常笨重,变成一种令人不能接受的声障碍物;或者声输入阻抗或电输出阻抗的数值,可能根本不能与周围媒质或附属设备相匹配。
由此可见,电声换能器的设计总就是在许多相互矛盾的因素中采取折衷的办法。
•电声换能器主要性能o1、换能器的工作频率换能器工作频率的设计依据涉及传声媒质对超声波能量衰减的因素、检测目标(如缺陷)对超声波的反射特性、传声媒质的本底噪声以及辐射阻抗等等。
电声换能器原理
电声换能器原理
电声换能器是一种将电能转换为声能或将声能转换为电能的装置。
它在许多电子设备和应用中被广泛使用，如扬声器、麦克风和声音传感器等。
电声换能器的工作原理基于电磁感应或压电效应，具体原理取决于使用的类型。
1. 电磁感应型电声换能器：
这种类型的电声换能器利用电磁感应原理实现电能
到声能的转换。
它由一个磁场和一个线圈组成，当电流通过线圈时，会产生一个磁场。
当交流电流通过线圈时，磁场会随之变化，从而导致线圈和附近的磁场相互作用。
这个相互作用产生的力会使得线圈和附着在上面的振膜或音圈振动，产生声音。
2. 压电效应型电声换能器：
这种类型的电声换能器使用压电材料，如石英晶体或陶瓷，利用压电效应实现电能到声能的转换。
当施加压力或电场于压电材料上时，它会发生形变或电极极化。
这种形变或电极极化会引起声波的振动，从而产生声音。
同样地，当
声波作用于压电材料上时，它会导致压电材料发生形变或电极极化，产生电荷或电压输出。
无论是电磁感应型还是压电效应型，电声换能器都可以将电能转换为声能或声能转换为电能，实现声音的放大或传感。
这些原理的应用使得电声换能器成为了现代通信、音响、传感器等领域中不可或缺的关键组件。
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产品的外形图
四 1 主要结构：声音收集器，纳米管，太阳能电池板，振动 片，传感器等。 相关数据：一个转换单元，尺寸为 450mm×450mm×80mm，重约7千克。一个转换器吸收的 每分贝噪声可以转换为30W的电能。而一架飞机升空产生的 噪声在140分贝左右，直至升空以后，能量转换器转换成的电 量在249KW(相当惊人)。如果一天有500架次起飞，就能转 换成120MW，如此计算一年，转换的能量相当于8000吨石 油产生的能量！多么惊人的数字！ 如果声能转换器能够成为现实，大可以广泛使用，无论是机 场，公路，还是家庭，凡是有噪声的地方都可以使用。这样 会节约大量的能源。 声能转换器由聚碳酸元素和其它一些复合材料材料制成。（ 初步设想）
噪声是物体产生的无规则的声音，即声能。而声能就像光 能一样 所有振动的波形都具有能量！比如说光能/声能/红 外线/次声波/超声波等都有能量。推动物质振动的那个能 量。声能是以波的形式存在的一种能量，就像光能是以光 子形式存在的一种能量一样。 声能与其它能量相同，是人 类可以利用的能量。声波在媒介中传播时，媒介在声能的 作用下会产生一系列效应，如力学效应、热学效应、化学 效应和生物学效应等
声能转换器
——能源与动力工程学院 热能与动力工程专业 郭强 陈建新 杜晓鹏
交通噪声: 包括机动车辆、船舶、地铁、火 车、飞机等发出的噪声。由于机动车辆数 目的迅速增加，使得交通噪声常生活和工作的干扰
噪声对人的睡眠影响极大，人即使在睡眠中， 听觉也要承受噪声的刺激。噪声会导致多梦、易 惊醒、睡眠质量下降等，突然的噪声对睡眠的影 响更为突出。噪声会干扰人的谈话、工作和学习。 实验表明，当人受到突然而至的噪声一次干扰， 就要丧失4秒钟的思想集中。据统计，噪声会使 劳动生产率降低10～50%，随着噪声的增加，差 错率上升。由此可见，噪声会分散人的注意力， 导致反应迟钝，容易疲劳，工作效率下降，差错 率上升。噪声还会掩蔽安全信号，如报警信号和 车辆行驶信号等，以致造成事故。
2 工作原理：根据声波蕴藏的能量在传播中 遇到屏障时能够转变成为电能的道理，当声音 遇到转化器上的声音收集器传输到转化器内部， 经过声音在纳米孔内不断反射充分吸收声音的 能量，并转化成机械振动，利用机械振动转化 成电能并储存。
3 技术经济分析：声能转化器工作时需要依靠太阳能提供 能量，以供声音吸收器利用，这一点经济效益相当明显。 另一方面，各个转化器相互连接受计算机的控制，计算机 能随时监测转换器的工作状态，并对传感器给出的数据进 行分析，使其能正常运转。一旦纳米管成熟并利用在声音 能量转换器内部将大大降低制造成本。由此可见在不久将 来实现的可能性很大。 4 社会效益：适应于噪音的儿童可能会丧失某些辨别声音 的能力，从而导致阅读能力受损。适应于噪音环境也可能 使人的注意力狭窄，对他人需要不敏感。噪音被消除后的 较长时间内仍对认识功能发生不良影响，尤其是不可控制 的噪音，影响更明显。声能转化器一方面利用声音蕴含的 能量同时降低了噪声污染，因此对声能转化器的研究具有 十分重要的社会意义。
——能源与动力工程学院 热能与动力工程专业 郭强 陈建新 杜晓鹏