IEC TR 61088-1991 Characteristics and measurements of ultrasonic piezoceramic transducers《超声波压电陶瓷传感器的特性和测量方法》.pdf

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1、RAPPORT TECHNIQUE TECHNICAL REPORT CE1 IEC 1088 Premire dition First edition 1991 -09 Caractristiques et mesures des transducteurs pizocramiques ultrasonores Characteristics and measurements of ultrasonic piezoceramic transducers Numro de rfrence Reference number CEMEC 1088: 1991 Validit de la prsen

2、te publication Le contenu technique des publications de la CE1 est cons- tamment revu par la CE1 afin quil reflte ltat actuel de la technique. Des renseignements relatifs la date de reconfirmation de la publication sont disponibles auprs du Bureau Central de la CEI. Les renseignements relatifs ces r

3、visions, ltablis- sement des ditions rvises et aux amendements peuvent tre obtenus auprs des Comits nationaux de la CE1 et dans les documents ci-dessous: Bulletin de la CE Annuaire de la CE1 Publi annuellement Catalogue des publications de la CE1 Publi annuellement et mis jour rgulirement Term in o

4、log ie En ce qui concerne la terminologie gnrale, le lecteur se reportera la CE1 50: Vocabulaire Electrotechnique lnter- national (VEI), qui se prsente sous forme de chapitres spars traitant chacun dun sujet dfini. Des dtails complets sur le VE1 peuvent tre obtenus sur demande. Voir galement le dict

5、ionnaire multilingue de la CEI. Les termes et dfinitions figurant dans la prsente publi- cation ont t soit tirs du VEI, soit spcifiquement approuvs aux fins de cette publication. Symboles graphiques et littraux Pour les symboles graphiques, les symboles littraux et les signes dusage gnral approuvs p

6、ar la CEI, le lecteur consultera: - la CE1 27: Symboles littraux a utiliser en lectro-technique; - la CE1 417: Symboles graphiques utilisables sur le matriel. Index, relev et compilation des feuilles individuelles; - la CE1 61 7: Symboles graphiques pour schmas; et pour les appareils lectromdicaux,

7、- la CE1 878: Symboles graphiques pour quipements lectriques en pratique mdicale. Les symboles et signes contenus dans la prsente publi- cation ont t soit tirs de la CE1 27, de la CE1 417, de la CE1 617 eVou de la CE1 878, soit spcifiquement approuvs aux fins de cette publication. Publications de la

8、 CE1 tablies par le mme comit dtudes Lattention du lecteur est attire sur les listes figurant la fin de cette publication, qui numrent les publications de la CE1 prpares par le comit dtudes qui a tabli la prsente publication. Validity of this publication The technical content of IEC publications is

9、kept under constant review by the IEC, thus ensuring that the content reflects current technology. Information relating to the date of the reconfirmation of the publication is available from the IEC Central Office. Information on the revision work, the issue of revised editions and amendments may be

10、 obtained from IEC National Committees and from the following IEC sources: IEC Bulletin IEC Yearbook Catalogue of IEC publications Published yearly Published yearly with regular updates Terminology For general terminology, readers are referred to IEC 50: International Electrotechnical Vocabulary (i

11、EV), which is issued in the form of separate chapters each dealing with a specific field. Full details of the IEV will be supplied on request. See also the IEC Multilingual Dictionary. The terms and definitions contained in the present publi- cation have either been taken from the IEV or have been s

12、pecifically approved for the purpose of this publication. Graphical and letter symbols For graphical symbols, and letter symbols and signs approved by the IEC for general use, readers are referred to publications: - IEC 27: Letter symbols to be used in electrical technology; - IEC 417: Graphical sym

13、bols for use on equipment. Index, survey and compilation of the single sheets; - I EC 61 7: Graphical symbols for diagrams; and for medical electrical equipment, - equipmen f in medical practice. IEC 878: Graphical symbols for electromedical The symbols and signs contained in the present publication

14、 have either been taken from IEC 27, IEC 417, IEC 617 andlor IEC 878, or have been specifically approved for the purpose of this publication. IEC publications prepared by the same technical committee The attention of readers is drawn to the end pages of this publication which list the IEC publicatio

15、ns issued by the technical committee which has prepared the present publication. RAPPORT TECHNIQUE TECHNICAL REPORT CE1 IEC 1088 Premire dition First edition 1991 -09 Caractristiques et mesures des transducteurs pizoc ramq ues u 1 t rasono res Characteristics and measurements of ultrasonic piezocera

16、mic transducers CE1 1991 Droits de reprodudion rservs - Copyrighi - ail tights reserved Aucune partie de cette publication ne peut tre reproduite ni utilise sous quelque forme que ce soit et par aucun procd, lectronique ou mcanique, y compris la photocopie et les microfilms. sans Iacwrd crit de Idit

17、eur. No part of this publication may be reproduced or utilized in any form or by any means. electronic or mechanical. including photocopying and microfilm. without permission in wifing from the publisher Bureau central de la Commission Electrotechnique Internationale 3, rue de Varemb Genve Suisse Co

18、mmission Electrotechnique Internationale International Electrotechnical Commission MemnyHapoLIHaR 3nenTpoTexHHrecnaR KOMHCCHSI O CODEPRIX Q PRICE CODE Pour pix. voir catalogue en vigueur For price, see current catalogue -2- SOMMAI RE 1088OCEI Pages AVANT-PROPOS . 6 Alticles Domaine dapplication 8 Rf

19、rences normatives 8 Dfinitions 8 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 Puissance lectrique dentre . 10 Courbe de rponse en frquence pour la puissance lectrique dentre 10 Puissance lectrique dentre la rsonance . 12 Puissance acoustique de sortie . 12 Amplitude de dplacement vibratoire . 12 Amplitudede

20、dplacement vibratoire la rsonance 12 Frquence de rsonance . 12 Largeur de bande . 12 Facteur de qualit mcanique du transducteur . 14 Impdance lectrique du transducteur . 14 Impdance lectrique la rsonance 14 Admittance lectrique du transducteur 14 Admittance lectrique dun transducteur bloqu 16 Sensib

21、ilit *dplacement - tension . 16 Sensibilit *carr du dplacement - puissance 16 Rendement lectroacoustique . 16 3.1.1 3.1.2 3.3.1 3.3.2 Courbe de rponse en frquence pour lamplitude de dplacement vibratoire . 12 3.5.1 3.6.1 3.7.1 Sensibilit du transducteur . 16 3.8.1 3.8.2 Classification des transducte

22、urs . 16 4.1 Transducteurs de catgorie P . 16 4.2 Transducteurs de catgorie A . 18 Conditions de mesures 18 5.1 Gnralits . 18 5.1.1 Charge acoustique . 18 1088 O IEC -3- CONTENTS Page FOREWORD . 7 Clause Scope 9 Normative references . 9 Definitions 9 3.1 Input electrical power 11 Frequency response

23、curve for input electrical power 11 Input electrical power at resonance . 13 3.2 Output acoustical power 13 Frequency response curve for vibrational displacement amplitude . 13 Vibrational displacement amplitude at resonance . 13 3.4 Frequency of resonance 13 3.5 Bandwidth 13 3.6 Electrical impedanc

24、e of the transducer 15 Electrical impedance at resonance 15 Electrical admittance of the clamped transducer . 17 Sensitivity of the transducer . 17 3.8.1 “Displacement-voltage“ sensitivity . 17 “Squared displacement-power“ sensitivity . 17 3.9 Electroacoustical efficiency 17 3.1.1 3.1.2 3.3 Vibratio

25、nal displacement amplitude . 13 3.3.1 3.3.2 3.5.1 Mechanical quality factor of the transducer . 15 3.6.1 3.7 Electrical admittance of the transducer 15 3.7.1 3.8 3.8.2 Classification of transducers . 17 4.1 Transducers of category P 17 4.2 Measurement conditions . 19 5.1 General . 19 5.1.1 Acoustica

26、l load 19 Transducers of category A 19 -4- 1088 0 CE1 Pages Articles 5.2 Prparation des mesures . 18 Prparation du transducteur 18 Prparation de leau 18 Conditions de fonctionnement 18 Prescriptions gnrales relatives lappareillage 20 Mesure des quantits lectriques 20 Mesure de la tension lentre du t

27、ransducteur 20 Mesure du courant lectrique lentre du transducteur . 20 Mesure de dphasage entre le courant et la tension lentre du transducteur . 20 Mesure de puissance lectrique dentre . 20 Mesure de limpdance lectrique (admittance) du transducteur . 20 Mesure de lamplitude de dplacement vibratoire

28、 . 22 5.2.1 5.2.2 5.3 5.4 6 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 7 8 Caractristiques du transducteur et mthodes de mesures 22 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6 8.7 8.8 8.9 Frquence de rsonance et puissance lectrique dentre du transducteur la rsonance . 22 Largeur de bande et facteur de qualit mcanique . 22 Amplitude de dplace

29、ment vibratoire la rsonance . 22 Sensibilit dplacement - tension * du transducteur 24 Puissance acoustique de sortie du transducteur . 24 Rendement lectroacoustique du transducteur . 24 Sensibilit (carr du dplacement - puissance du transducteur . 26 Impdance lectrique la rsonance 26 Admittance lectr

30、ique du transducteur bloqu . 26 ANNEXES A B C Bibliographie 34 Proprits non linaires du transducteur . . 30 Dpendance de limpdance de charge sur lamplitude de dplacement vibratoire 32 1088 0 IEC Clause -5- Page 5.2 Preparation for measurement . 19 5.2.1 Preparation of the transducer 19 5.2.2 Prepara

31、tion of water 19 5.3 Operating conditions . 19 General requirements for the instmmentation 21 5.4 6 Measurement of electrical quantities . 21 Measurement of voltage at the input of the transducer 21 Measurement of electrical current at the input of the transducer 21 Measurement of the current-voltag

32、e phase shift at the input of the transducer . 21 Measurement of the input electrical power . 21 Measurement of electrical impedance (admittance) of the transducer 21 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 7 Measurement of vibrational displacement amplitude 23 8 Transducer characteristics and measurement methods 23 8.

33、1 Resonance frequency and input electrical power of the transducer at resonan ce . 23 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6 8.7 8.8 8.9 Bandwidth and quality factor . 23 Vibrational displacement amplitude at resonance . 23 “Displacement-voltage“ sensitivity of the transducer 25 Output acoustical power of the transduc

34、er . 25 Electroacoustical efficiency of the transducer 25 “Squared displacement-power“ sensitivity of the transducer . 27 Electrical impedance at resonance 27 Electrical admittance of the clamped transducer . 27 ANNEXES A B Non-linear properties of the transducer . 31 Dependence of the load impedanc

35、e on the vibrational displacement amplitude . 33 C Bibliography . 34 -6- 1088 O CE1 Rgle des Six Mois COMMISSION LECTROTECHNIQUE INTERNATIONALE Rapport de vote CARACTRISTIQUES ET MESURES DES TRANSDUCTEURS PIZOCRAMIQUES ULTRASONORES 87(BC)1 AVANT-PROPOS 87(BC)3 i) Les dcisions ou accords officiels de

36、 la CE1 en ce qui concerne les questions techniques, prpars par des Cornits dEtudes o sont repr4sent4s tous les Comits nationaux sintressant ces questions, expriment dans la plus grande mesure possible un accord international sur les sujets examins. 2) Ces dcisions constituent des recommandations in

37、ternationales et sont agres comme telles par les Comits nationaux. 3) Dans le but dencourager lunification internationale, la CE1 exprime le voeu que tous les Comits nationaux adoptent dans leurs rgles nationales le texte de la recommandation de la CEI, dans la mesure O les conditions nationales le

38、permettent. Toute divergence entre la recommandation de la CE1 et la rgle nationale correspondante doit, dans la mesure du possible, atre indique en termes clairs dans cette dernire. Le prsent Rapport technique a t tabli par le Comit dEtudes no 87 de la CEI: Ultrasons. Le texte de ce rapport est iss

39、u des documents suivants: Le rapport de vote indiqu dans le tableau ci-dessus donne toute information sur le vote ayant abouti lapprobation de ce rapport. 1088 0 IEC Six Months Rule -7- Report on Voting 1 INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION CHARACTERISTICS AND MEASUREMENTS OF ULTRASONIC PIEZOC

40、ERAMIC TRANSDUCERS FOREWORD 1) The formal decisions or agreements of the IEC on technical matters, prepared by Technical Committees on which all the National Committees having a special interest therein are represented, express, as nearly as possible, an international consensus of opinion on the sub

41、jects dealt with. 2) They have the form of recommendations for international use and they are accepted by the National Committees in that sense. 3) In order to promote international unification, the IEC expresses the wish that all National Committees should adopt the text of the IEC recommendation f

42、or their national rules in so far as national conditions will permit. Any divergence between the IEC recommendation and the corresponding national rules should, as far as possible, be clearly indicated in the latter. This Technical Report has been prepared by IEC Technical Committee No. 87: Ultrason

43、ics. The text of this report is based on the following documents: I 87(C0)3 I I 87(C0)1 Full information on the voting for the approval of this report can be found in the Voting Report indicated in the above table. -8- 1088 0 CE1 CARACTRISTIQUES ET MESURES DES TRANSDUCTEURS PIZOCRAMIQUES ULTRASONORE

44、S 1 Domaine dapplication Le prsent Rapport technique spcifie les caractristiques fondamentales lectro- acoustiques des transducteurs pizocramiques pour lapplication industrielle dnergie ultrasonore. II spcifie aussi les mthodes destines aux mesures de ces caractristiques Le prsent rapport est applic

45、able aux transducteurs pizocramiques de mode longitudinal de vibration fonctionnant une seule frquence de rsonance jusqu 1 O0 kHz. 2 Rfrences normatives Les normes suivantes contiennent des dispositions qui, par suite de la rfrence qui y est faite, constituent des dispositions valables pour le prsen

46、t Rapport technique. Au moment de la publication, les ditions indiques taient en vigueur. Toute norme est sujette rvision et les parties prenantes aux accords fonds sur le prsent Rapport technique sont invites rechercher la possibilit dappliquer les ditions les plus rcentes des normes indiques ci-ap

47、rs. Les membres de la CE1 et de IISO possdent le registre des Normes internationales en vigueur. CE1 27: Symboles littraux utiliser en lectrotechnique. CE I 50( 801 ) : Vocabulaire Electrotechnique International, Chapitre 80 7, Acoustique et lectroacoustique. 3 Dfinitions Pour les besoins du prsent

48、Rapport technique, les dfinitions suivantes sappliquent. Liste des symboles f = frquence fres e = puissance lectrique dentre e res = puissance lectrique dentre la rsonance VT = valeur efficace de la tension lentre du transducteur V. res = valeur efficace de la tension lentre du transducteur la rsonance T = valeur efficace du courant parcourant le transducteur p = dphasage entre VT et + Tres = dphasage entre V. et + la rsonance = frquence de rsonance du transducteur 1088 0 IEC -9- CHARACTERISTICS AND MEASUREMENTS OF