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相似文献
 共查询到17条相似文献,搜索用时 109 毫秒
1.
传统的换能器设计方法成本高、效率低。利用理论计算并结合有限元方法设计了55 000 Hz的超声手术刀用压电换能器,以提高设计效率并验证方法的可行性。超声换能器设计为夹心式结构,使用PZT-8型压电陶瓷进行设计与仿真。首先理论设计出换能器各部件的初始尺寸并进行三维建模,将模型导入Workbench软件进行模态分析与谐响应分析,提取换能器工作时的谐振频率与输出振幅,并确定换能器最终尺寸。根据最终尺寸加工并装配得到实体换能器。最后利用阻抗分析仪对实体的谐振频率进行测量。结果表明,简化后的仿真模型谐振频率与实测值近似相等,为54 980 Hz。证明了设计思路的合理性与可行性,并对换能器的工作方式与优化设计提供了参考帮助。  相似文献   

2.
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.  相似文献   

3.
旋转超声加工是加工硬脆材料的一种较好方法。为实现长时间连续稳定工作,必须使用厚电极的超声换能器振子。目前,对厚电极换能器振子的研究较少,使用时一般使用近似计算与实验调整相结合的方法。为了较精确地设计厚电极超声换能器振子,类比薄电极换能器振子的研究方法,推导了单个厚电极节面在能器振子中间时的频率方程,并使用模态实验分析和有限元仿真相结合的方法进行了验证,结果表明:在给定的电极厚度范围内,换能器振子的谐振频率误差小于5%,完全满足工程应用的需要。  相似文献   

4.
弯曲振动超声换能器的振动特性及辐射声场研究   总被引:2,自引:2,他引:2  
对弯曲振动气介式超声换能器的振动特性及辐射声场进行了研究.该换能器由中心激励的弯曲振动圆盘及纵向振动夹心式压电陶瓷换能器组成.对圆板的轴对称弯曲振动进行了分析,得出了边界简支薄圆板的共振频率方程,推出了夹心式换能器与弯曲圆盘复合振子的机电等效电路及总体频率方程,并求出了其辐射远场声压分布指向性的解析表达式及换能器辐射近场的三维声压分布.结果表明,弯曲圆盘换能器的近场声压分布同样具有指向性,且主要分布在与换能器横向尺寸相同的空间内.对于弯曲振动圆板不同振动模式,等效电路参数及声场分布和指向性不同.  相似文献   

5.
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.  相似文献   

6.
讨论了采用复合压电振子的测距换能器振动系统的设计方法,推导出在自由边界条件下复合压电振子的频率方程.找出某一特定频率下测距换能器的几何参数,并进行相同尺寸下的测距换能器实验验证.最后得到设计测距换能器振动系统的几何参数.  相似文献   

7.
功率超声换能振动系统的优化设计及其研究进展   总被引:1,自引:0,他引:1  
分析了功率超声换能振动系统的工程设计问题,探讨了在不同负载条件下,影响功率超声换能器电声效率的关键因素,并给出了具有指导性的设计原则,为功率超声换能振动系统的优化设计和性能改善提供设计指南和指导措施.并对近期发展的功率超声振动系统进行了分析和综述,重点阐述了两种新型功率超声振动系统,即三维全方位超声辐射换能器以及径向夹心式压电陶瓷复合换能器,对其设计方法和性能优化进行了总结.  相似文献   

8.
利用小挠度理论推导设计压电双晶片弯曲振动的频率方程,得到其弯曲振动位移解.利用有限元方法计算压电双晶片弯曲振动的谐振频率.对研制的压电双晶片振子测得其谐振频率,测试结果与有限元计算结果、利用压电方程和小挠度理论推导的频率方程求得的结果相吻合.这说明,所推导的频率方程可于设计自由边界压电双晶片振子.  相似文献   

9.
在均匀截面细棒扭转及弯曲振动理论的基础上,研究了一种夹心式扭转-弯曲复合模式压电超声换能器.该换能器由均匀截面金属细棒及两组极化方向不同的压电陶瓷元件组成.文中导出了换能器的共振频率设计方程,并从理论及实验上实现了同一换能器中扭转及弯曲振动的同频共振.实验表明,换能器的扭转振动共振频率与弯曲振动共振频率基本一致,实测值与设计值基本符合.  相似文献   

10.
夹心式功率超声压电换能器负载特性研究   总被引:6,自引:3,他引:6  
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。  相似文献   

11.
压电陶瓷换能器在超声波测距仪中的应用   总被引:6,自引:0,他引:6  
文章介绍了超声波测距的原理,论述了超声波测距仪的主要部件——压电陶瓷换能器的结构设计。证实将振子设计成压电陶瓷和金属片的矩形粘合片的形式,可实现与空气声阻抗良好的匹配。并当谐振频率为36kHz时,弯曲振动模式产生的超声场呈扇形,使所发射的超声波在空气中的传播效率较高,满足了仪器对检测范围、精度和灵敏度的要求。  相似文献   

12.
管形径向复合压电陶瓷超声换能器   总被引:1,自引:0,他引:1  
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.  相似文献   

13.
该文设计一种基于夹心式压电陶瓷结构的刀具超声激振机构,用于超声振动辅助金刚石刀具进行超精密切削。通过分析超精密切削技术需求,提出了激振机构结构设计方案,进行了解析设计和有限元仿真分析,制作出激振机构,进行了性能测试,并开展了超声振动辅助切削的可行性实验。研制的激振机构可实现频率42.0kHz、振幅峰峰值8μm的超声激振,并在超声振动辅助金刚石刀具超精密切削中表现出良好效果,切削模具钢工件端面达到表面粗糙度Ra 0.018~0.05μm。  相似文献   

14.
接触界面压力对高次谐波和键合强度的影响   总被引:1,自引:0,他引:1  
为减少超声键合换能器劈刀在振动过程中的非线性振动,改善劈刀振动的稳定性,提高芯片键合的强度,建立超声波在接触界面传播的模型.在超声引线键合机上,通过改变劈刀和变幅杆接触界面的接触压力,分别测量变幅杆和劈刀的振动和芯片键合强度,并对劈刀振动位移进行频谱分析.研究结果表明:超声波通过接触界面时,由于接触界面层的非线性特性会产生高次谐波和波形畸变;劈刀振动中的高次谐波成分对芯片键合强度造成负面影响.只有当接触界面压力适中时,劈刀振动的波形畸变最小,高次谐波成分最少,超声波的非线性系数最小,芯片键合强度最大.测量劈刀振动的高次谐波町以作为预测芯片键合程度的一种方法.  相似文献   

15.
为了研究换能器的工作安全性能、提高换能器的系统效率,根据压电换能器的工作原理,利用等效电路方法,分析了压电换能器在并联谐振频率附近工作时的频率特性,得出了在并联谐振频率附近的功率输出自动调节规律,应用该规律探讨了功率输出自动调节的频率范围,并对超声清洗换能器在不同负载时的功率输出进行了实验。结果表明:换能器在并联谐振频率附近工作时具有较好的功率输出自动调节功能,对提高换能器的系统效率有一定指导意义。  相似文献   

16.
分析了超声振动切惧的振动规律,提出了采用高铲的压电换有器以及直接驱动 的新式振动切削系统进行精密切削的新方法,并分析了该系统级联晶片的振动特性和电路匹配问题,实验结果表明,该系统能有效地提高机械提高机械精密加工表面质量和精度。  相似文献   

17.
夹心式纵-弯复合振动模式超声换能器的研制   总被引:1,自引:0,他引:1  
研究了一种新型的夹心式纵-弯复合振动模式压电超声换能器.这种换能器用两套压电陶瓷片分别产生纵振动和弯曲振动.利用波动方程的通解,再加上边界条件,推出了纵振动和弯曲振动的频率方程.由频率方程设计出换能器的尺寸,使两种振动模式工作在同一频率.为验证设计理论,制做了一个频率为10kHz的换能器.实验结果表明,换能器的共振频率与设计值基本吻合.  相似文献   

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