单片机在压电陶瓷超声波换能器中的应用

共振频率是压电陶瓷超声波换能器的—个重要参数，它随负载及工作温度等因素的变化而变化，或随使用时间的增加而变化，换能器馈电电路的工作频率是否能自动跟踪其共振频率尤其重要，应用单片机控制标称共振频率为28kHz的压电陶瓷超声波换能器馈电电路的工作频率可取得理想的效果。     

夹心式功率超声压电换能器负载特性研究

在等效电路理论的基础上，对大功率夹心式压电超声换能器的负载特性进行了研究，重点讨论了两种常用的负载，即超声清洗等液体处理技术中的液体负载以及用于超声加工和超声钻孔等技术中的固体负载，探讨了负载对换能器共振频率的影响。结果表明，对于液体介质，当液面的高度在一定范围内增大时，换能器的共振频率会降低，当液体负载横截面积增大时，液面高度对换能器共振频率的影响增大，对于固体负载，当超声加工工具的长度减小时，换能器振动系统的共振频率升高，当超声加工工具的横截面积较小时，工具长度对换能器系统频率的影响很小。     

大功率径向振动压电超声换能器

对一种大功率径向复合圆管压电超声换能器的径向振动特性进行了研究.依据机电类比原理,推出了换能器的径向振动等效电路及共振频率方程;探讨了换能器的第1、第2阶共振频率和有效机电耦合系数与压电陶瓷元件位置的关系;实验测量了换能器的径向共振频率.结果表明,换能器径向共振频率的理论值与实测值符合较好.     

后置螺栓对换能器性能参数的影响

利用解析法,将后置螺栓视为T型四端网络计入换能器的机电等效电路中,推导了考虑后置螺栓时夹心式压电超声换能器的频率方程,分析了螺栓及螺帽的几何尺寸变化对换能器共振频率、反共振频率和有效机电耦合系数的影响.结果表明,当改变螺栓和螺帽的长度和直径时,换能器共振频率、反共振频率均发生一定量的增大或减小,换能器有效机电耦合系数也发生较大幅度的变化.在合理选择螺栓和螺帽直径的基础上,当螺栓在前盖板中的长度约为前盖板长度一半时,换能器的性能较为优化.     

一种新型径向复合压电陶瓷超声换能器径向振动特性研究

研制了一种新型径向复合压电陶瓷超声换能器,并对其径向振动特性进行了理论及实验研究.该换能器由一个厚度方向极化的压电陶瓷薄圆环及一个金属圆环组成.对压电陶瓷圆环和金属圆环的径向振动分别进行了分析,得到了各自机电等效电路.在此基础上,利用换能器径向力及径向振动速度的连续条件,得出了压电陶瓷径向复合超声换能器机电等效电路及其共振频率方程.分析了换能器的共振及反共振频率、有效机电耦合系数与其几何尺寸之间的关系.结果表明,在换能器压电陶瓷圆环内外半径保持一定情况下,换能器半径比增大时,共振及反共振频率随之增大.对于换能器第一阶径向振动,其有效机电耦合系数随半径比增大单调增大,而第二阶径向振动有效机电耦合系数随半径比增大单调减小.     

复合管压电超声换能器的负载特性

对复合管压电超声换能器在液体中的声辐射负载特性进行了研究.推导出换能器在液体介质中的径向声辐射阻抗.在等效电路的基础上,得到有载复合管压电超声换能器的频率方程,探讨了有载复合管换能器的输入阻抗随液面半径变化的关系.数值计算表明,随着液面半径的增大,换能器径向辐射阻抗的模在0～∞周期性变化.换能器在液体负载下会产生谐波共振,谐波数目随液面半径增大而增加.此外,换能器的共振频率随液面半径按半波长整数倍呈现周期性变化,反映驻波声场的特点.通过实验测量了复合管换能器在水负载介质中的共振频率及谐波共振频率,理论和实验测量结果吻合较好.     

管形径向复合压电陶瓷超声换能器

对一种圆管形径向复合压电陶瓷超声换能器径向振动特性进行研究.该换能器由径向极化薄壁压电陶瓷短圆管与薄壁金属短圆管径向复合而成.基于弹性力学理论和机电类比原理,建立了换能器径向振动机电类比等效电路,并推导出其径向共振频率、反共振频率方程及有效机电耦合系数的解析式.实验加工了一些径向复合换能器样品,并对其径向共振频率及有效机电耦合系数进行了测试.结果表明,理论与实验测试结果相吻合.     

一种新型级联式高强度功率超声压电陶瓷换能器

基于传统夹心式压电陶瓷换能器,提出了一种新型级联式高强度功率超声换能器。该换能器由多个半波长夹心式压电陶瓷换能器通过电端并联及机械端串联而成。基于一维理论,得出了换能器的六端机电等效电路,分析了换能器的电阻抗频率特性,并给出换能器的共振频率方程。研究了不同振动模态下,换能器的共振频率、反共振频率以及有效机电耦合系数与压电陶瓷晶堆间距的依赖关系。实验制造2个级联式功率超声换能器,并对其共振频率和有效机电耦合系数进行了测试,实验结果与理论分析相吻合。此类级联式高强度功率超声换能器可望在超声波液体处理、超声波加工等大功率超声技术中获得应用。     

多频扭转夹心式换能器研究

研究了一种可以工作在多个频率段的扭转夹心式换能器．该换能器由前后金属盖板、两组周向极化压电晶堆及电负载组成．分析了接电负载压电圆管的扭转振动特性，推出了其机电等效电路和共振频率方程．利用等效电路方法，给出了换能器的共振频率方程，并得到了换能器的共振频率与负载阻抗曲线，为此类换能器的设计提供了理论依据．该换能器可望应用于超声焊接、超声加工及超声马达等领域．     

级联式变截面压电换能器尺寸对其性能的影响

研究了一种新型的级联式变截面压电换能器,它由两段金属圆柱、一段金属圆锥和两组轴向极化的压电陶瓷晶堆组成,并以机械端串联、电端并联的形式相连接,且换能器的两端半径远小于纵向振动尺寸。基于一维理论,得到了换能器的机电等效电路以及共振频率方程和反共振频率方程,进而研究了换能器在基频和二次谐频振动下的共振频率、反共振频率及有效机电耦合系数与压电陶瓷晶堆间距离和金属圆锥尺寸之间的关系。将理论计算所得共振频率、反共振频率与COMSOL模拟结果进行比较,二者所得结果一致,研究表明选择合理的换能器尺寸可以有效优化其性能。     

增韧Al_2O_3陶瓷的摩擦学性能研究（Ⅰ）──无润滑条件下淬火GCr15钢与陶瓷对磨

本文对三种不同性能的Ａｌ２Ｏ３陶瓷与淬火钢在无润滑条件下的摩擦磨损机理进行实验分析，发现摩擦付的摩擦系数几乎与陶瓷的力学性能无关，但陶瓷的磨损速率与陶瓷力学性能特别是断裂韧性之间存在一定的关系．在于摩擦条件下，由于粘着力作用，金属从对偶件转移到陶瓷表面，转移的金属膜厚度往往超过陶瓷峰元的高度，从而隔开了陶瓷与金属的直接接触，陶瓷的主要磨损机制是摩擦表面的裂纹源在疲劳应力作用下沿薄弱的晶界扩展，最终形成磨拉的脱落，造成陶瓷磨损．     

我国的抗菌陶瓷及其研究

本文阐述了抗菌陶瓷的分类和作用机理．对载银和二氧化钛光催化这两类抗菌陶瓷的特点进行了对比。介绍了我国的抗菌陶瓷的现状与研究情况,指出了目前抗菌陶瓷研究与生产中存在的问题．展望了抗菌陶瓷的发展前景。     

表面活性剂制备ZTM陶瓷的作用机制

用高分子表面活性剂取代无乙醇作分散剂制备ＺＴＭ陶瓷，研究了制备方式对陶瓷烧结性和力学性能的影响。分析了不同粉体的粒度及其分布并采用Ｘ－射线衍射分析计算出各试样的氧化锆含量。研究发现分别以ＰＥＧ、无水乙醇作分散剂制备的试样具有相近的力学性能，为优化工艺、改善性能提供了条件。     

Al2O3多孔陶瓷制备工艺研究

研究了氧化铝多孔陶瓷的制备工艺，探讨了工艺参数对多孔陶瓷性能的影响，研究结果表明，氧化铝骨料粒度、粘结剂及外加剂含量对多孔陶瓷的孔隙率和强度有较大的影响，烧结工艺是影响高性能多孔陶瓷的重要因素。     

工程陶瓷磨削特性试验

对四种典型工程陶瓷材料的磨削特性进行了试验研究，得出了磨削力、磨削比及比磨削能的变化规律，确定了工程陶瓷磨削特性的评价参数。研究结果对工程陶瓷的加工应用具有指导作用。     

民间陶瓷简论

民间陶瓷是中国陶瓷文化的一部分。民间陶瓷在其发展的过程、主要艺术形式和分布等内容上都要受到各个时代审美观的影响。而且它的创作规律与人们的生活情趣息息相关。至今 ,民间陶瓷文化仍然对生活及艺术产生影响。     

羟基磷灰石陶瓷诱导成骨细胞的研究

通过定量检测在羟基磷灰石(HA)表面生长的成骨细胞骨涎蛋白和骨钙蛋白的表达,研究了羟基磷灰石陶瓷对成骨细胞的影响．研究结果表明,随着成骨细胞培养时间的延长,在羟基磷灰石表面生长的成骨细胞骨钙蛋白和骨涎蛋白的表达量相对于对照组有显著增加．由于骨钙蛋白和骨涎蛋白是成骨细胞分化晚期高度表达的两种标志性蛋白质,因此其表达量的显著提高意味着羟基磷灰石陶瓷可以诱导成骨细胞的成熟。这一结果可进一步为理解HA陶瓷的生物相容性和生物活性提供分子生物学依据。     

固相法制备新型KNN基近红外透明陶瓷

采用传统固相烧结工艺,注重烧结时的气氛控制,制备了铌酸钾钠(KNN)基无铅透明陶瓷xBa(Sc0.5Nb0.5)O3-(1-x)(K0.5N0.5)NbO3.并对其相结钩、微观结构、压电性能和透光率进行了研究.结果表明:该体系陶瓷具有准立方钙钛矿结构,没有其他杂相,晶粒大小与可见光波长相当,高度致密,无明显的晶界存在.在x=0.05时,d33最高可达到110 pC/N.同时该材料具有良好的透明性,在可见光范围内,透过率达到47％左右,近红外2500 nm处,透过率接近70％,是一种有望取代铅基透明陶瓷的环境友好型无铅透明陶瓷.     

过渡金属氧化物改性KNN基无铅压电陶瓷研究进展

过渡金属氧化物不仅可用作助熔剂,改善陶瓷的烧结特性,同时也可作为掺杂物在陶瓷材料中进行离子取代,改善陶瓷的性能.本文详细叙述了过渡金属氧化物对KNN基无铅压电陶瓷烧结特性、微观结构、介电性能、压电性能、铁电性能的影响.分析总结过渡金属氧化物在改善KNN基无铅压电陶性能方面所起的主要作用,为今后助熔剂改性KNN基无铅压电陶瓷的研究提供参考.     

陶瓷镶块与铝合金全包容压铸连接的热应力分析

对陶瓷摇臂中陶瓷镶块与铝合金基体的连接方法进行了探讨,设计了倒楔角式的陶瓷镶块,采用铝合金压铸的方法将陶瓷镶块与铝合金基体连接起来,形成全包容的连接结构.对压铸过程中陶瓷镶块所受的热应力进行了分析,并与把柄式结构在压铸过程中陶瓷镶块的受力情况进行了比较,证明全包容倒楔角式陶瓷镶块在压铸后受压应力作用,从而极大提高了陶瓷镶块工作的可靠性.