超声波测试(检测)用压电换能器的选择与使用

超声波检测（测试）常用换能器

作者：Sundance

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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。

压电陶瓷换能器由压电陶瓷片和轻、重两种金属组成，在一定的温度下经极化处理后，具有压

电效应。在简单情况下，压电材料受到与极化方向一致的应力F时，在极化方向上产生一定的磁场强度E，它们之间有一简单的线性关系E=gF；反之，当与极化方向一致的外加电压U加在压电材料时，材料的伸缩形变S与电压U也有线性关系S=dU。

比例常数g、d称为压电常数，与材料性质有关。由于E、S、F、U之间具有简单的线性关系，因此我们就可以将正弦交流电信号转变成压电材料纵向长度的伸缩，成为声波的来源；同样也可以使声压变化转变为电压的变化来接收声信号。

苏州工业园区万象精密仪器有限公司

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稀土超磁致大功率发射系统

SZ-28大功率发射机SZ-08稀土探头系列

压电式换能器系列

FSS系列单发射双接收单孔测井换能器FYS系列声透射法测试跨孔对穿换能器NS系列串状接收换能器TFS系列平面夹芯式换能器HKN-1型单发双收单孔干孔换能器HKN-2型单发单收对穿干孔换能器HFT系列高频换能器WH系列微型换能器PS系列横波换能器YS型弯曲式接收换能器YB-2型增压式换能器HN-1型侧向测柱换能器

压电式传感器系列

YDS系列压电式速度/加速度传感器YDJ-D系列加速度传感器（内置电路型）

TEL：0512-[**************]6

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大功率超磁致稀土发射系统

全套系统由大功率发射机及配套的稀土超磁探头组成。

该系统主要用作声波和超声波检测的大功率发射（震源），可实现从几公分的岩样甚至到30米左右的混凝土超长距离对测等测试工作。适用于单孔或跨孔测井、锚杆检测等作为大功率发射源，其发射能量是普通压电换能器的数十倍；亦可作为地震源使用，其安全、一致性极佳。

SZ大功率声波发射系统其突出的优点：

1.完美匹配各类声波仪器，使用方法简单方便，可靠性好。2.配套的稀土超磁致换能器发射能量极大，探测距离极远，余振短。3.配套探头种类齐全。专门研制的接收探头，可基本涵盖各种测试需要。

全系统包括：锚杆测试探头系列、井下单发射双接收测井系列、井下全波列测井系列、井下声透射测试系列、井下横波测试系列、地面大功率平测探头等，可以满足各类科研生产测试要求。

探头具体型号见下表：

探头型号SZ-FSS10

电源电压DC12V/

AC220V同上

发射功率35KW50KW40KW50KW35KW

触发方式单次/连续/外触发同上

换能器体积1000×321000×45400×32400×45

说明单发射双接收单孔法测试单发单（多）收透射法测试井下干孔横波测试锚杆测试/含处理软件平面声波透射、反射法测试

SZ-FYS10

SZ-PS10同上同上800×50

SZ-MGS10同上50KW同上400×45

SZ-TFS10同上50KW同上400×45

标准配置包括：SZ-大功率发射机、控制电缆、SZ-TFS10稀土发射换能器、专用接收换能器。

FSS系列单发射双接收单孔测井换能器

本系列产品是我公司研制的单井单孔用测试探头，换能器整体设计了一道发射和两道接收水下换能器，具有发射功率大，接收灵敏度高且一致性能好的特点。换能器采用全防水密封抗压设计，在深井深孔中也保证工作性能优异，是声波测试工作中广泛应用的优质工具。

为更好的提高接收性能，本系列部分产品可选配置信号放大器。产品参数如下：

型号FSS--55FSS--45FSS--40FSS--35FSS--28

频率（kHz）

2030405050

可承受接收灵敏度V）（μv/μb）500--2000500--2000500--1500500--1500500--1500

〉20〉20〉20〉20〉20

体积（mm）Φ55×800Φ45×800Φ40×800Φ32×800Φ26×800

前置信号放大器可选可选可选可选——

备注测深〉1000M测深〉500M测深〉250M测深〉150M测深〉100M

1.每套换能器出厂标准电缆长度50M（50m×3），可提供各源距产品（订货时请说明）。2.可配置手动绞车。

FSS-02/03型全波列测井换能器

本型探头为专用于全波列声波测井设计。整体上发射探头与接收探头距离3M柔性连接，发射探头采用专用大功率发射型压电晶体或者稀土超磁致发射振子，接收探头则设计了信号处理电路以提高接收效果。

可承受

发射电压（V）500—1200500—1200

接收灵敏度（μv/μb）〉20〉20

前置信号放大器标准配置可选

型号FSS-03FSS-02

频率（kHz）

3020

体积（mm）Φ45×700Φ60×750

备注测深>250M测深>300M

注：发射和第一道接收探头源距从2M~0.3M可调。

FYS系列声透射法测试用对穿换能器

该换能器分为发射型和接收型，是进行声透射法跨孔对穿测试的理想探头。换能器采用特殊压电晶体材料，其特点是发射功率大，具有较高的接收灵敏度和较好的水平指向性，同时在整体上采用密封防水设计，以保证换能器可以在深孔中承受一定的压力（>20Mpa）且工作性能优异。

为了更好地发挥换能器的工作性能，满足不同测试要求，本系列产品可提供普通型（收发共用）和内置信号前放电路型（单发单收）两种规格，可根据要求选定。产品基本参数如下：

可承受

型号

频率（kHz）

发射电压(V)

FYS--55FYS--40FYS--35FYS--28

10203050

500--1500500--1500500--1500500--1000

(μv/μb)>20>20>20>20

（mm）Φ55×300Φ40×300Φ32×300Φ26×300

放大器可选可选可选可选

测深>250M测深>200M测深>150M测深>150M

接收灵敏度

换能器体积

前置信号

备注

说明：每套换能器出厂标准电缆长度50M。

NS系列串状接收换能器

此型探头由多个接收振子组成换能器串，适用于工程物探中地震层析成像（地震CT）测试作为接收换能器使用，接收道数从2道~24道可选。

配合稀土超磁致大功率发射机，换能器内置了信号电路，频响号，接收灵敏度高，工作稳定，可靠性好。

接收灵敏度

型号

频率（kHz）

(μv/μb)

NS—55

10

>20

（mm）Φ55×300

放大器已配置

测深>250M

换能器体积

前置信号

备注

注：接收道数请订货时注明。

TFS系列平面喇叭式换能器

本系列产品是一种纵向复合式换能器，分为发射探头和接收探头。其主要特点是换能器机械强度高，可承受较高的发射电压，发射功率大，接收灵敏度高。产品主要应用于平面测试或对穿测试，也可应用于大功率超声波清洗、粉碎等工作。本系列产品规格齐全，主要型号参数如下：型号TFS—10TFS—20TFS—30TFS—50TFS—80TFS—100

频率（kHz）

[1**********]00

可承受发射电压（V）

500--2500500--2500500--2000500--2000500--2000500--2000

接收灵敏度（μv/μb）

〉20〉20〉20〉20〉20〉20

体积（mm）Φ65×110Φ55×110Φ50×80Φ30×50Φ30×50Φ30×50

注：可提供10KHz--100KHz各种频率等各型产品。也可按客户要求专门设计定制。

TFS-08型大功率平面换能器

该换能器是一款性能优秀的纵向复合式探头。其突出的优点是发射探头能够承受较高的发射电压，具有发射功率极大、穿透距离远（在混凝土中>20M）、抗干扰性强、高接受灵敏度的特点。主要应用于大型超大型混凝土构件、复杂地质构造及岩体岩面等的声学测试，也可应用于超声波清洗、粉碎等场合。部分参数如下：

型号TFS--08TFS--08A

频率（kHz）

6.56.5

可承受发射电压（V）接收灵敏度（μv/μb）

500--5000500--4500

〉35〉35

体积（mm）Φ85×200Φ85×200

注：每套换能器出厂电缆标准长度15M（15m×2），TFS-08A为接收内置电路式。

HKN---1型单发双收干孔换能器

本型换能器专适用于在各种不同角度的风钻单孔洞内进行声波测试。根据实际工作情况，分为止水耦合和无水耦合两种测试方式，产品性能优良，工作可靠。换能器亦可作为浅孔单发射双接收测井探头使用。部分参数如下：

型号HKN--1HKN--1A

频率（kHz）

5050

可承受发射电压

（V）500--1000500--1000

接收灵敏度（μV/μb）>20>20

体积（mm）

Φ30×700Φ30×700

备注（测角/测深）止水耦合方式360○/15M无水耦合方式360○/8M

注：每套出厂换能器标准电缆长度30M（10m×3）。其他规格请订货时注明。

HKN-2型单发单收对穿式干孔换能器

本产品单独分为发射探头和接收探头，专用于在各种角度的风钻孔中进行跨孔对穿声学测试。产品机械强度高，工作性能优异。根据不同要求，有两种耦合方式（止水/无水）的换能器产品供选择。参数如下：

接收灵敏度

（μV/μb）〉20〉20

备注（测角/测深）止水耦合方式360o/15M无水耦合方式360o/8M

型号HKN--2HKN--2A

频率（kHz）

2020

可承受发射电压（V500--1000500--1000

体积（mm）Φ30×400Φ35×400

注：每套换能器出厂电缆标准长度30M（15m×2）。

HFT系列高频换能器

高频换能器是声学研究工作中的常用工具，其品种很多，用途广泛。主要用于各种岩体试件试块、金属非金属等介质声学参数的测试。该系列换能器均采用生产新工艺，体积小，接收性能好，短余振，系统灵敏度高，使用十分方便。部分产品参数如下：

型号HFT--10HFT--25HFT--50HFT--100HFT--200HFT--250

频率（kHz）

1002505001.0MHz2.0MHz2.5MHz

可承受发射电压（V）接收灵敏度（μV/μb）

500—1000500—1000500—1000500—1000500—1000500—1000

〉15〉10〉10〉10〉10〉10

体积（mm）Φ25×50Φ25×50Φ25×55Φ22×45Φ22×40Φ22×45

注：可提供各种频率及防水密封式产品，订货时请注明。

WH系列微型换能器

微型换能器，专为对钻机取芯和碎石标本进行现场测试而设计。其主要特点是换能器体积小便于携带，接收灵敏度高。该换能器的透声辐射面很小，在野外实际测试时，可直接对采得的形状不规则小型标本进行测试，为抢先获取资料或运样困难地区的工作提供了方便。

可承受发射电压

（V）500--1000500--1000

接收灵敏度（μV/μb）〉20〉20

型号WH--25WH--125

频率（kHz）

2501.25MHz

体积（mm）Φ10×13Φ12×14

注：可按客户要求专门设计定制。

PS系列直入式横波换能器

PS系列横波换能器适用于小型试件的声学检测。探头频率规格齐全，体积轻便，性能先进，其最大的特点是使用极其方便，只要将发射探头和接收探头的透声面涂上耦合剂，直接与检测试件压紧，便可获取横波，纵横波幅比＞1：10。部分产品参数如下：

可承受发射电压

（V）500--1000500--1000500--1000

接收灵敏度（μV/μb）〉10〉10〉10

型号PS--50PS--100PS--150

频率（kHz）

5001．00MHz1．50MHz

体积（mm）Φ35×50Φ35×40Φ35×50

注：可提供500kHz~2.0MHz各频率产品。也可按客户要求专门设计定制。

TYS系列斜入式横波换能器

该系列换能器通过对试件的不同角度入射波反射出纵波，从而在试件上获取横波。此类探头既可配套工业用超声探伤仪使用，也可以配套各类声波检测仪器，是应用较广泛的一种横波换能器。主要产品参数：

可承受发射电压

（V）500--1000500--1000500--1000

接收灵敏度（μV/μb）〉10〉10〉10

型号TYS--50TYS--125TYS--250

频率（kHz）

5001.25MHz2.50MHz

体积（mm）35×31×3028×28×1635×30×25

注：可提供500kHz~2.50MHz各频率产品。入射角度由用户指定。

YS-2型弯曲式低频宽带接收换能器

该型产品体积小，携带轻便，主要应用于各种固体介质的平测、对测，作接收探头使用，也可应用于地震波、空气中接收以及锤击接收等。其主要特点是换能器灵敏度很高（>25μV/μb），接收的频带宽，从低频200Hz~50KHz都具有较好的接收响应。

YB-2型增压式换能器

该型换能器分为发射探头和接收探头，适用于物探工作中跨孔穿透声波测试及水声测试等。其特点是产品接收灵敏度高，防水抗压性能优异。根据不同的要求，我厂可提供各种频率和规格的产品，部分产品参数如下：

可承受

发射电压（V）500-1000500-1000500-1000

接收灵敏度（μv/μb）〉20〉20〉20

型号YB-2YB-2AYB-2B

频率（kHz）

403020

信号放大器可选可选可选

体积（mm）Φ30×250Φ45×250Φ55×250

备注测深〉150M测深〉150M测深〉150M

注：换能器出厂标准电缆长度60M/套（30M×2），可提供各种规格频率产品。

HN-1型侧向测柱换能器

侧向测柱换能器专用于圆柱体试件圆周面对测声波速度（其透声弧面尺寸可以根据要求定制）。使用时将发射探头与接收探头的透声弧面相对抱合、压紧，即可测出试件的横向波速和相关参数，特别是用于对圆柱状试件压力面的测试，对及时判断试件开裂尤为有效。主要有频率100kHz、500kHz、625kHz、1.0MHZ等规格产品。

YDS系列压电式速度传感器

本系列速度传感器主要用于测量试件结构在受到作用时的速度值。传感器利用压电效应原理，在内部设计了精密积分器，具有频响宽、高灵敏度、可靠性好的优点。该传感器广泛用于振动、冲击、爆破等领域。部分产品参数如下:

灵敏度

mV/mm.s-1

430030100

最大输出(V)5555

型号YDS-001YDS-002YDS-003YDS-004

频响（Hz）4-4.0kHz4-1.0kHz4-2.5kHx4-2.0kHz

精度误差

供电电源DC:10V-15V同上同上同上

备注四芯屏蔽电缆输出四芯电缆高灵敏度四芯电缆中灵敏度强过载能力高灵敏度

注：可按客户要求专门设计定制。

YDJ系列压电式加速度传感器

YDJ系列压电式加速度传感器广泛用于机械、建筑、桥梁、航空车船等方面振动、冲击数据的测量工作。其具有频响宽、灵敏度高、横向灵敏度小和抗干扰能力强的突出优点。传感器由底座、质量快、敏感元件和外壳组成，工作原理是利用压电晶体的压电效应而设计制造。该系列产品规格型号齐全，部分产品参数如下：

最大横向灵敏参考工作极限电荷灵敏度安装谐振频率

频响（Hz）体积（mm）22

（m/s）（m/s）（kHz）度比-2pC-5pC-50pC-1pC2Pc-300pC

-40-25-10-30-35-4.0

0.5-10K0.5-6K0.2-5K1.0-5K1.0-10K0.1-3.0k

[***********]10000500

Φ13×19Φ18×30Φ25×2825×25×18Φ20×30Φ18×30

型号YDJ-203YDJ-207YDJ-217YDJ-216YDJ-238YDJ-209

备注通用型通用型低频高灵敏度三分量式桩基测量低频高灵敏度

注：可按客户要求专门设计定制。

YDJ-D系列内装电路压电式加速度传感器

内装电路式的压电加速度传感器在传感器内部设计安装了阻抗变换电路,具有使用方便、操作简化的特点，内装电路还可具备增益、滤波、及自校等功能。其突出的优点是：

低阻抗（

低阻抗的电压输出，与通用的读数、记录、处理仪器兼容性好。传感器低使用成本，可以大大减少对测试系统的维护要求。

工作电压

工作极限最大横向输出阻抗输出幅度

/电源备注2

（m/s）比（Ω）（Vp）

（mA）[**************]

35555

10-15V

40×50×60配电源盒

/1-10mA12-24V/2-10mA同上同上同上

Φ15×25

灵敏度可调

灵敏度

安装谐振型号2

（mV/m/s

(YDJ-)（kHz）

）D301D350D353D354D355

10121050

-1.5-40-30-15-8

频响（Hz）

0.3-3001-10K1-8K0.5-5K0.3-3K

Φ18×30配电源盒Φ24×35配电源盒Φ35×50配电源盒

注：出厂传感器配置3M屏蔽电缆，传感器在低频端使用时应考虑电荷放大器的下限频率。可按客户要求专门设计定制。