個最佳的負載才能輸出額定功率所致，把換能器的阻抗變換成最佳負載，也即阻抗變換作用；二是通過匹配使發生器輸出效

率最高，這是由于換能器有靜電抗的原因，造成工作頻率上的輸出電壓和電流有一定相位差，從而使輸出功率得不到期望的

最大輸出，使發生器輸出效率降低，因此在發生器輸出端并上或串上一個相反的抗，使發生器負載為純電阻，也即調諧作用

。由此可見匹配的好壞直接影響著功率超聲源的產生和效率。

　　調諧匹配：由于壓電換能器有靜電容Co，磁致伸縮換能器有靜電感LO，在換能器諧振狀態時，換能器上的電壓VRL與電

流IRL間存在著一相位角φ，其輸出功率PO＝VRLIRLcosφ。由于φ的存在，輸出功率 達不到最大值。只有當φ=0時，輸出

功率達最大值。因此為了使換能器上電壓VRL與電流IRL同相   (φ=0)，則必須在換能器上，并上或串上一個相抵消的抗。

對于壓電換能器而言，即并上或串上一 個電感L0即可，而磁致伸縮換能器應并上或串上一個電容C0。

　　阻抗匹配：為了使功率放大器輸出額定功率最大；在電源電壓給定條件下主要取決于負載阻抗。一般在D類開關型功放

中其發生器變壓器初級等效負載Rl'上的輸出功率表達式，式中，VAm為等效負載上的基波幅度；vcc為電源電壓；vces為功

放管飽和壓降，故為了保證系統有一定功率余量(因輸出變壓器，末級匹配回路及晶體管損耗電阻都有損耗，po' 需要乘上

一個約等于1．4—1．5的系數。即輸出功率po為1．5Po'；從上式可知，在電源電壓給定之后，輸出功率的大小取決于等效

負載RL’。目前大多數功率超聲發生器的負載為壓電型換能器，其阻抗約為幾十歐姆至幾百歐姆間，為了要達到要求的額定

功率，因此需要對換能器負載RL進行阻抗變換。由高阻抗變換為低阻抗。一般常用的方法，通過輸出變壓器的初次級線圈的

匝數比進行變換。變壓器次初級匝數比為n／m，則輸出功率PO時的初級電阻。

　　舉例：要求一發生器輸出在換能器上的功率為1000W，設直流電VCC為220V，VCES=10V，功率應留有一定余量，則
PO=1.5PO'=1500W。則變壓器初級的6.5Ω。若換能器諧振時等效電阻RL＝200Ω，則輸出變壓器次級／初級圈數比以上稱謂

阻抗變換，是通過輸出變壓器實行的。 輸出變壓器是超聲波發生器阻抗匹配、傳輸功率的重要部件，它的設計與繞制工藝

對發生器的工作安全是十分重要的。它不僅會以漏感、勵磁電流等方式影響電路的工作，其漏感還是形成輸出電壓尖峰的主

要原因。為此，在設計時，應選取具有高磁通密度B，高導磁率μ，高電阻率ρc和 低矯頑力Hc的高飽和材料作鐵芯。一般

在防止高頻變壓器的瞬態飽和時，在設計時要注意如下幾點：

　　1、要考慮“集膚效應”的影響  
在高頻工作時，流過導線的電流會產生“集膚效應”。這相當于減少了導線有效截面積，增加了導線的電阻，從而引起導線

的壓降增大，導致變壓器溫度升高，結果增大了變壓器進入飽和的危險性，建議采用小直徑的多股導線并繞的方法。

　　2、要保證初級電感量足夠大
一般要求變壓器初級阻抗應滿足下式關系：WLl≥15RL'，其中RL' 為次級負載所算到初級邊的等效電阻值，WLl為初級電感

感抗，若初級電感量太小，勵磁電流將比較大，勵磁電流過大，變壓器的損耗將增加，溫升隨之增高，從而降低Bs，使變壓

器進入飽和的可能性增大。

 　 3、工作磁通密度B的選取
鐵芯材料的磁感應增量ΔB愈大，所需線圈匝數愈少，直流電阻R也愈小，從而線圈的銅損 Pm也愈小。ΔB取得高時，傳輸的

脈沖前沿就愈陡。因此，在設計變壓器時，選取高磁通密度的材料作鐵芯，這對降低變壓器的損耗、減小體積和重量都是很

有利的。為了避免在穩態或過渡過程中發生飽和，一般選取工作磁通密度B≤Bs／3為宜，這里Bs為磁芯的最大和磁通密度。