纵振换能器谐振频率的数值研究与仿真分析

为得到纵振换能器不同尺寸参数下的谐振频率,满足超声塑化不同聚合物颗粒的要求,需要分析纵振换能器尺寸参数对谐振频率的影响规律。推导纵振换能器频率方程,利用MATLAB数值求解不同尺寸参数下纵振换能器的谐振频率,数值和仿真分析纵振换能器尺寸参数对谐振频率的影响规律,实验验证数值和仿真分析的正确性。研究结果表明:推导纵振换能器频率方程求得谐振频率解析值、仿真值和实验值有较好的一致性,最大误差小于4%,验证了数值分析求得纵振换能器谐振频率的正确性。谐振频率随着纵振换能器尺寸参数的增大而减小,变幅杆长度和放大比对谐振频率影响较大。     

纵振换能器谐振频率的研究分析

为得到纵振换能器不同尺寸参数下的谐振频率,满足超声塑化不同聚合物颗粒的要求,需要分析纵振换能器尺寸参数对谐振频率的影响规律。推导纵振换能器的频率方程,利用Matlab数值求解不同尺寸参数下纵振换能器谐振频率,数值和仿真分析纵振换能器尺寸参数对谐振频率的影响规律,实验验证数值和仿真分析的正确性。研究结果表明：推导纵振换能器频率方程求得谐振频率解析值、仿真值和实验值有较好的一致性,最大误差小于4%,验证了数值分析求得纵振换能器谐振频率的正确性。谐振频率随着纵振换能器尺寸参数的增大减小,变幅杆长度和放大比对谐振频率影响较大。     

复合材料战伤抢修中的超声纵振制孔技术

为了解决飞机复合材料战伤抢修采用机械连接修理法制孔的难题以及修理便携式的要求,研究了基于超声纵振的制孔技术。首先结合钻头及切削刃的运动分析了超声纵振的制孔机理,其次设计了超声纵振制孔系统,重点研究了超声纵振换能器的振动原理,并通过有限元仿真优化的方式设计了换能器结构参数。实验证明,采用这种设计,可有效减少制孔对复合材料带来的分层、毛刺、拔丝等缺陷,同时满足前线机场野战抢修的需求。     

纵振复合双足直线超声电机

为了有效提高超声电机的机械输出性能,研制了一种纵振复合双足直线超声电机.该电机由两个竖直纵振换能器和一个水平纵振换能器组成,水平纵振换能器上变幅杆末端小端面与竖直纵振换能器变幅杆大端侧面结合,且变幅杆为采用一整块硬铝合金加工而成的一体件.对电机的工作原理进行了分析,利用有限元方法对电机进行了设计与仿真,实现了电机两个基本振动模态特征频率的简并.采用多普勒激光测振仪对样机振动特性进行了测试,测试结果与有限元分析结果吻合良好.机械输出特性测试结果表明,样机最大速度为602 mm/s,最大推力达32 N.     

纵弯振动换能器共振特性及有限元仿真

利用夹心式换能器的设计理论,将纵振换能器与薄圆盘作为整体进行分析,做出复合换能器的等效电路图,推导圆盘弯振的等效弹性常数的通式,进而得到复合换能器的共振频率方程.按给定的换能器尺寸,利用计算机计算出了其各阶共振频率.并与单独振动体的频率间距作以比较,发现通过两种振动模态的耦合,大大拉近了各阶振动频率峰值的间距.利用ANSYS模拟实验进行了验证.     

水声换能器及压电元件振动的全息分析

本文用全息干涉计量术对两类换能器及长方片状、图片状、管状等三类压电元件作了较全面、系统的振动分析;提出了弯曲振动与纵向振动并存时的条纹解释方法及比较同类型或不同类型元件压电效应优劣的电场-比振幅法,为换能器的设计和提高压电元件的性能提供了可靠的、有价值的全息干涉条纹图样和有关数据以及方法.     

近周期声子晶体开孔结构的大辐射面夹心式纵振换能器的优化研究

大尺寸夹心式纵振压电陶瓷换能器中径向振动的存在不仅会导致换能器纵向辐射声功率的降低,还会缩短换能器的使用寿命,严重影响其性能和可靠性.为了减少大尺寸换能器中纵、径振动之间的强烈耦合,保证较高的纵向工作效率和可靠性,克服工作带宽较窄、振幅分布均匀度较差、位移振幅较小的缺陷,本文基于多点变形缺陷近周期声子晶体结构对大尺寸夹心式纵振压电陶瓷换能器进行了优化.利用仿真软件对优化后的换能器的性能指标进行了模拟分析,并进行了实验验证.结果表明,基于多点变形缺陷近周期声子晶体结构的大尺寸压电陶瓷换能器的纵向振动模态更加单一,可以有效提高大尺寸换能器辐射面的位移振幅和振幅分布均匀度,拓宽工作带宽.     

热超声封装高频换能器的动力学优化设计

为提高热超声封装效率、降低封装温度,研究了高频超声换能器的动力学优化设计．基于一维振动和波动理论,建立了换能器的解析模型,得到了压电振子、指数形聚能器和劈刀的波动方程．借助有限元分析软件ANSYS参数化建模,分别对压电振子和聚能器进行优化设计．考虑材料、形状和尺寸对其振动特性的影响,得到了换能器最优模型．通过阻抗分析仪和多普勒激光测振仪对换能器进行电谐振和机械谐振测试．实验结果表明,该换能器在其工作频率附近不存在非纵振模态和其它寄生的振动形式,从而方便了超声信号发生器设计.     

基于等效源法的单全息面声场分离机理及技术

声场分离是实现声场精确重建的一种前处理技术。为改进双全息面分离声场技术采用的测点数目多、分离精度受两全息面之间距离影响等问题。提出一种等效源法的单全息面声场分离方法。利用空间变换的声全息技术识别出声源的大致位置,结合等效源法中声压和法向振速之间的关系,建立起声压和法向振速的分离公式。仿真分析了脉动球作为干扰源的分离结果,结果表明,该方法具有较好的分离精度。可见该方法能在单测量面下实现多相干声源声场的有效分离。     

面向超声喷丸的纵弯复合换能器设计与分析

为解决当前超声喷丸枪在狭小空间内难以加工壁板的问题,设计了一种纵弯复合模态的夹心式压电超声喷丸换能器.采用COMSOL仿真软件,对换能器进行模态分析,计算得到纵振和弯振的谐振频率,并改变尺寸使换能器在2种模态下均呈现较大的振幅.采用多普勒测振仪对换能器工作端面扫频,纵振与弯振振幅分别为1.0和0.8μm,经匹配后振幅各增长了40%和50%.利用激光位移传感器测得2种模态下撞针振幅均可到达1.2 mm.同时,对2024-T351铝合金板件进行了超声喷丸成形试验,并采用X射线法对喷丸后板件中的残余应力进行了检测.超声喷丸成形试验和残余应力检测表明,板件喷丸后发生不同程度的变形,且板件中的残余压应力最大可达250 MPa,验证了纵弯复合换能器的有效性.     

光学全息的计算机仿真及计算全息软件

在光学全息理论的基础上论述了计算机仿真技术及其计算全息的基本原理,并运用Quickbasic编制了罗曼Ⅲ型和干涉型计算全息制作软件,通过接口程序对多种滤形的计算全息图进行输出,验证了全息软件仿真光学系统的准确性。     

超声换能振动系统共振长度及速度增益的传输矩阵求法

用传输矩阵表示纵向振动变截面杆端面的力和速度间的关系,把夹心换能器及变幅杆看成由几个振动元件机械串联而成,由各元件的传输矩阵相乘,得到换能器或变幅杆总的传输矩阵,从而求出共振长度以及换能器或变幅杆两端面的振速比,即速度增益.     

同步辐射真空紫外球面闪耀光栅研究

采用全息－离子束刻蚀微细加工技术在石英基板上成功地刻蚀出了１２００线／ｍｍ、闪耀角５°１０’的锯齿槽形闪耀光栅．对全息光刻、显影等掩模制作工艺和离子束刻蚀参数的控制等进行了讨论，还给出了在同步辐射光化学光束线上的测试结果．     

机床动刚度模型实验研究

本文介绍了应用有机玻璃模型来研究机床动刚度的实验工作。其中包括模型激振实验和测定 有机玻璃动态弹性模量等实验技术，并通过量纲分析和比较模型与实物实验结果，得出相似关系。 实验中还应用了激光全息干涉技术来测定模型的振型。     

新型管状换能器研究

依据薄膜理论,分析了一种具体形状、径向极化压电圆管换能器的振动特性,在此基础上推导出不同振态下的径长位移特性以及集中参数等效电路,用有限元法分析了径长振动模态,得出谐振和反谐振频率.通过有限元模态分析表明,理论值与模拟值符合的很好,这对管状换能器的工程设计具有参考价值.     

纵效应压电陶瓷换能器不希望模式的抑制

一个压电陶瓷振子含有无限个振模,而常常应用其一个或数个,对于其它不需要的模式,必须加以抑制。本文对一种利用纵向效应的换能器的横效应的抑制进行探讨,提出了一种抑制方法。实验结果表明,这种方法消除了不需要的横效应,使换能器的频率响应特性达到我们所希望的要求。     

回转机械故障诊断中的三维全息谱技术

介绍了基于多传感器信息融合理论的三维全息谱的构成原理及其矩阵表示,对三维全息谱及其差谱的物理含义做了清晰的解释,提出了一种基于三维全息差谱的故障诊断方法.试验研究表明,三维全息差谱的初相点相位和配重方位,以及初相点矢径大小和配重大小均呈线性关系.因此,三维全息差谱可以在几个支承面同时反映转子所受激振力大小和方位的变化.诊断实例表明,以三维全息差谱、三维全息谱分解为基础的三维全息谱诊断技术能全面利用转子各测量面的振动信息,在不增加额外诊断设备的情况下,确诊回转机械常见的振动故障,且在现场动平衡领域有着广阔的应用前景.     

超磁致伸缩换能器的声辐射特性

对超磁致伸缩大功率换能器的声辐射振动特性进行了理论分析与实验研究,将在一定预压应力下处于阶跃段的磁致伸缩棒简化为磁场强度与磁致伸缩应变的单输入单输出的线性系统·以静态试验数据为基础,建立等效的动态磁致伸缩模型·对指数形变幅杆的设计进行了理论分析和讨论,着重计算与设计了相关的振速分布、应力分布、振幅放大系数及节面位置等参数,测试中发现超磁致伸缩换能器频率范围较宽·试验得到了影响换能器发射声波主频率和最大振幅的若干参数·提高换能器的电声转换效率,增大换能器的发射功率的有效途径是选择合理辐射面质量和配重质量之间的比值,使能量流向辐射面一侧·所得结果可以为进一步优化超磁致伸缩换能器提供设计参考·     

单定子多转子型超声马达的研制

从扭振换能器理论和弹性柱体扭转理论出发，利用柱体扭转时的翘曲振动，研制成一种单定子多转子型超声马达     

三维全息影像成像原理和产品探析

本文首先介绍了传统三维全息影像技术和数字三维全息影像技术的产生和变革,分析了数字全息影像的优点,简单介绍了传统全息影像和数字全息影像的成像原理,然后研究了目前市场上的主流全息影像产品,最后对三维全息影像产品的走势进行了讨论和分析。