高温压电陶瓷材料及高温高压声幅测井压电陶瓷换能器

一、前言在高温探测领域,如井下勘探,核爆炸后气体压力的测量,高温测厚,导弹飞行时的压力、加速度的测量以及高温物体的超声加工,高温物体的强力超声波的发射等,都需要高温压电陶瓷     

压电换能器的声非线性

通过对输入回路中的电流进行谐波分析,得到了在不同输入信号电压下的非线性信号强度,并以此来表征压电换能器本身振动非线性的大小。     

圆筒型压电陶瓷换能器

本文给出了在径向极化和切向极化条件下的薄圆筒压电陶瓷换能器的等效网络。利用等效网络分析了圆筒型换能器的径向发射和接收特性。结果表明切向极化换能器具有更高的发射效率和接收灵敏度。在应用中,选用切向极化换能器为好。     

圆柱形压电陶瓷发射换能器设计

本文叙述薄壁压电陶瓷圆管水声发射换能器的设计。对圆管周向和轴向振动两种振动模式进行了讨论。任意频率上发射的声压为两种振动的迭加。探讨了轴向振动转换为径向振动的等效电路参数。在此基础上计算出两种模式的相对声压频率特性,列出了附表,可以作为设计圆管形发射换能器的参考。并介绍了实例。     

压电陶瓷圆片弯曲振动换能器理论和实验

导出了在边缘简支下压电陶瓷圆片弯曲振动位移响应，给出谐振频率，输入导纳，发射功率响应和接收灵敏度响应，所得理论结果得到了实验测量的支持。     

点缺陷正方晶格声子晶体的大尺寸压电陶瓷复合换能器

为了保证大尺寸夹心式压电陶瓷复合换能器的纵向工作效率,减少纵、横振动之间的强烈耦合,改善换能器前辐射端面的纵向位移分布均匀度,本文在大尺寸夹心式压电陶瓷复合换能器的前盖板上,加工了3行3列与换能器轴向平行的按正方晶格排列的二维空气圆柱孔,并通过改变3×3超元胞中心空气圆柱孔的半径来引入点缺陷,构造基于半径异常型点缺陷的二维正方晶格近周期声子晶体.该设计不仅可以利用晶体在径向的不完全带隙对大尺寸压电陶瓷复合换能器的横向振动进行抑制;还可以利用点缺陷的Anderson局域化特性,调控局域声场的强度和相位,进一步改善前盖板辐射面的位移分布均匀度;另外,本文分析了点缺陷空气圆柱孔的结构参数对换能器纵向共振频率以及纵向振动位移分布的影响规律.仿真结果表明,基于点缺陷声子晶体的大尺寸压电陶瓷复合换能器能够有效抑制换能器轴向的杂散模态、大幅优化辐射面纵向位移分布,改善大尺寸压电陶瓷复合换能器的性能.     

声波测井压电陶瓷换能器极化特性分析

从声波测井圆管状压电陶瓷换能器的极化方式出发,对径向和切向极化条件下,换能器的主要特性参数进行了计算、对比、分析,指出了极化方式决定换能器机械谐振频率、机电转换系数、静态电容、机械谐振时的接收灵敏度等参数。     

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.     

矩形压电陶瓷超声换能器的弯曲振动

利用等效弹性法分析了矩形陶瓷超声换能器在不同条件下的弯曲振动,分别对四边简支条件下的特征频率和边界自由与边界固定条件下的特征频率进行曲线拟合,得出矩形压电陶瓷超声换能器在边界自由与边界固定条件下弯曲振动特征频率的拟合公式。利用有限元分析软件Comsol对得到的拟合公式进行验证,验证结果表明边界自由与边界固定条件下矩形压电陶瓷超声换能器的特征频率与拟合公式计算出的特征频率有很好的一致性。     

压电陶瓷换能器在超声波测距仪中的应用

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。     

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。     

压电陶瓷换能器电感与电容匹配特性研究

采用等效电路法,推导了不同匹配条件下压电换能器军效阻抗与匹配参数公式,并获得了换能器的最佳电路匹配参数.结果表明,利用所得高效公式,可精确计算出最佳匹配参数,从而有效提高压电换能器的机电转换效率。     

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。     

用光声方法测量组织超声声速

利用短脉冲激光激发宽频带的光声信号,采用一针状PVDF膜的宽带水听器接收光声信号,在水听器前面放上各种组织,通过测量组织厚度和延时,可以很方便的测出各种组织的声速;通过采集测量信号的峰峰值,还可以得出声信号对各种组织的反射与衰减情况。     

切向极化薄壁压电陶瓷圆管电声换能器理论

本文在简化假设下,导出切向极化压电陶瓷薄壁国管换能器无负载电导纳方程,它可用以计算k_(31),k_(33),d_(31)和d_(33)等机电参量,进而建立薄壁管在水介质中振动方程,给出直至超过径向共振频率的宽频域内发射声功率和接收灵敏度关系式。顺便就辐射阻抗对发射声功率与接收灵敏度的影响作了讨论。本文所建议的方法,在计算切向极化(还有径向极化)陶瓷圆管换能器的发射与接收特性上,具有明显的优点。     

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·     

10.7MHz压电陶瓷声表面波滤波器设计

本文叙述了调频广播接收机用压电陶瓷声表面波中频滤波器设计方法,进行了实验验证,器件性能达到了国外同类器件水平.     

声表面波器件用的压电材料

声表面波技术的发展是本世纪六十年代末七十年代初无线电电子技术最有意义的成就之一,目前已制成了完成种种功能的声表面波器件,如滤波器,延迟线,振荡器、放大器、利用非线性效应的器件、声光器件以及表面波声摄象装置等。这些表面波器件的主要组成部分是压电材料基片和叉指电极换能器。压电材料的性能对声表面波器件的发展有很大的影响,本文简单介绍声表面波器件用的压电材料。一、声表面波器件用的压电材料     

压电换能器导纳圆图的测定

分析了压电换能器的等效电路，通过对压电换能器导纳圆图的测定求出等效电路的各参数。     

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。