大禹電子超聲波換能器應(yīng)用開發(fā)中，用戶常需要換能器按照“發(fā)射一段時間、停止一段時間”的循環(huán)模式工作。例如：連續(xù)發(fā)射5分鐘，停5分鐘，再發(fā)射5分鐘，再停5分鐘。那么，換能器能否承受這樣的工作制度?大禹電子為您明確解答——可以，但需根據(jù)介質(zhì)嚴(yán)格控制發(fā)射波形的占空比。
熱量來源：電聲轉(zhuǎn)換的必然代價
換能器在發(fā)射超聲波時，驅(qū)動電功率僅有部分轉(zhuǎn)化為聲能輻射出去，其余大部分能量會以熱量的形式在換能器內(nèi)部(尤其是壓電陶瓷及其匹配層)耗散。如果熱量積累速度超過散熱速度，換能器內(nèi)部溫度將持續(xù)升高，超過材料耐受極限后會導(dǎo)致性能衰減、壓電陶瓷退極化甚至永久損壞。
介質(zhì)決定散熱能力
空氣中工作：空氣是熱的不良導(dǎo)體，換能器產(chǎn)生的熱量很難通過空氣對流或傳導(dǎo)有效散發(fā)。因此，按“發(fā)5分鐘、停5分鐘”循環(huán)工作時，必須將發(fā)射波形的占空比控制在5%以內(nèi)(即發(fā)射脈沖的總有效時間不超過循環(huán)周期的5%)，才能保證熱量積累與散熱達(dá)到平衡，避免損壞。
液體中工作：水或其他液體的導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)高于空氣，換能器浸入液體中時，殼體與液體直接接觸，散熱效率顯著提升。在同樣的“發(fā)5分鐘、停5分鐘”循環(huán)下，允許的占空比可以放寬至10%以內(nèi)。
用戶需根據(jù)實(shí)際發(fā)射脈沖寬度和重復(fù)頻率計算占空比。例如，在空氣中若每個發(fā)射脈沖寬度為100μs，重復(fù)頻率為100Hz，則占空比為1%(在安全范圍內(nèi))。大禹電子建議在連續(xù)間歇發(fā)射工況下預(yù)留足夠散熱余量，必要時可增加主動散熱或降低單次連續(xù)發(fā)射時長。如有特殊高占空比需求，請聯(lián)系我們定制加強(qiáng)散熱結(jié)構(gòu)的換能器。
