超声换能器与反应溶液之间的电声藕合作用

文中依据变幅杆式换能器的原理 ,分析了换能器的效率与动态参数 ,换能器的最佳负载及最大电声效率之间的关系 ,在此基础上讨论了换能器工作于最佳状态的方法。     

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。     

压电换能器在海洋工程中的应用

简要介绍了声纳的原理及其换能器振动模式，旁视声纳换能器设计的特殊问题，换能器最佳频率的选择、换能器指向性、换能器乘积阵理论和结构以及换能器在海洋工程中的应用     

压电换能器功率输出自动调节特征研究

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。     

换能器阵列型超声抛光机理及声场仿真和实验研究

为了提高工件表面抛光质量和抛光效率,对传统非接触式超声振动抛光进行了改进,将单个换能器换成换能器阵列,同时加入料筐的旋转运动,设计了实验样机。分析了超声抛光的材料去除机理,推导出单颗磨粒去除材料体积和磨粒振动速度的表达式。利用COMSOL对样机抛光槽内液体进行声场仿真,研究了换能器个数、换能器布置间距、换能器输入电压对抛光液声场分布的影响,优化了抛光槽底部换能器的布置方式,仿真结果显示,换能器个数为4个、布置间距为55mm时,抛光槽中心区域声压分布更加均匀。实验探究了样机料筐转速、抛光时间、换能器输入电压对工件表面抛光质量的影响规律,确定了工件表面抛光效果最佳时的工艺参数组合,结果表明:料筐转速为50r/min、抛光时间为80min、换能器输入电压为150V时,抛光效果最好,此时工件表面粗糙度减小量为0.019μm,表面粗糙度变化率为33.33%。     

钾热离子换能器

本文探讨用钾做热离子换能器。测定了钨在钾蒸汽中的电子发射，同时测定了低压钾热离子 换能器的伏安特性和效率。结果表明其效率与铯热离子换能器相近。     

圆柱超声换能器的负载特性及其电声效率

对圆柱超声换能器在液体中的负载特性进行了研究,推导得出了换能器在液体介质中径向声辐射阻抗,并得出了有载圆柱压电超声换能器的频率方程;探讨了有负载的圆柱换能器输入阻抗随液面半径变化的关系.理论计算表明:随着液面半径的增加,换能器径向辐射阻抗在-∞～∞周期性变化;换能器在液体中会产生谐波共振,谐波数随液面半径的增大而增加.通过实验测量了圆柱换能器在水介质中的谐波共振频率,理论和实验测量结果吻合较好.此外,实验测定了换能器在水介质中的电声效率.     

夹心换能器效率与结构关系

本文从夹心换能器整体等效线路出发,导出了频率方程的矩阵表示,探讨了换能器效率与形状及尺寸间的关系,给出了提高效率的途径.     

用于超声手术刀的夹心式换能器设计与有限元分析

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。     

换能器潜在效率与尺寸及工艺关系

1 换能器潜在效率与结构尺寸及工艺的理论关系在机械谐振频率附近,换能器的等效电路见图1。图中R_o及C_o是换能器的介电损耗电阻     

奇偶叉指换能器的合并

利用偶奇分量的数字付里叶变换方法来综合非对称的SAW滤波器时,为了缩小换能器的尺寸,必须把偶换能器和奇换能器合并起来。本文借助计算机程序,讨论了这种合并问题,最佳抽样的脉冲响应不应是均匀的,而应是非均匀的。还给出了实验结果。     

夹心型换能器制作中应力的研究

研究了夹心型换能器制作中所产生的应力,由平衡方程,连续方程和边界条件,从理论上推导出夹心型换能器在粘合固化时,PZT压电陶瓷所产生的应力计算公式,并计算出夹心型换能器粘合的最佳固化温度,以保证在高温条件下固化,既提高粘结强度又避免由于高温固化产生过大的应力而导致压电陶瓷破裂,从而提高了换能器制作的成品率和换能器的电声性能,经厦门海洋仪器厂生产实践证明效果良好,换能器的合格率达98％,电声性能稳定。     

扭转换能器的性能测试

提出一种通过对称式扭转换能器结构获得了理想声场及测量扭转换能器电声效率的新方法，用该方法和导纳圆法对扭转振子的电声效率进行了测量。实验表明，两种测试方法所得结果吻合较好。     

扭转换能器的性能测试

提出一种通过对称式扭转换能器结构获得理想声场及测量扭转换能器电声效率的新方法．用该方法和导纳圆法对扭转振子的电声效率进行了测量．实验表明，两种测试方法所得结果吻合较好．     

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。     

用正交试验设计换能器

本文试用正交试验的方法,对具有机械阻抗匹配器的纵向换能器进行最佳参数设计。文中就这类换能器的陶瓷、前后盖板、前后匹配器的几何参数对其发送电压响应带宽的影响进行正交试验。结果表明,它可以用很少的试验次数,很快地找到这类换能器的最佳设计方案,并且根据正交试验的结果,还能够定量地分析这类抉能器各部分的几何尺寸对发送响应带宽的影响程度,对工程技术人员掌握这类换能器的一些规律很有益处。     

POM圆盘轴对称弯曲振动研究

研究了一种材料为聚甲醛(POM)的薄圆盘声波辐射体，压电换能器在其中心处产生振动激励.采用解析法设计了POM圆盘，用有限元方法对POM圆盘-换能器振动系统进行了建模、计算.在系统谐振频率处，有限元计算和实验测试了圆盘的振动位移与系统的电声效率.结果表明，POM圆盘和钢圆盘半径、厚度相同时，POM圆盘-换能器振动系统在空气中的半功率带宽更宽，而钢圆盘-换能器振动系统的电声效率更高；POM圆盘-换能器振动系统更易施加较高的电压或有功功率；激励电压相同时，POM圆盘的振动位移大于钢圆盘.     

基于STM32的超声波电源设计与实现

压电超声波换能器应用广泛,可用于工业塑焊、测距、探伤、医学成像、碎石等.不同的换能器及负载,其谐振频率不同且会动态变化,所以需要匹配不同的电源,使换能器工作在理想状态.为此,设计一套用于工业塑焊的可自动追踪换能器谐振频率和恒定振幅的超声波电源.该电源以STM32为控制器,输出PWM波控制IGBT实现逆变,并使用LC串联型网络来匹配换能器,将负载端电流电压采集回STM32形成闭环系统,从而实现自动追频和恒定振幅控制.经验证,当换能器谐振频率偏移时,本系统能在500 ms内完成自动追频,振幅误差小于3%,加工成功率及效率提高50%以上,能在一定程度上延长换能器寿命,提升工厂加工效率、提高生产安全性.     

外接电感对轻负载阶梯型换能器频率的影响规律

现功率超声技术已被大范围应用,在实际加工中,其振动实现器件换能器的工况取决于外接负载阻抗的大小变化以及加工过程中换能器的温度变化;随着负载变化,换能器的谐振频率也将发生改变,导致与发生器输出频率不匹配,从而对换能器的输出振幅及加工效率产生负面影响。为得到规律,分别使用换能器的理论设计、仿真以及试验方法研究了轻负载下外接电感对换能器谐振频率的影响。结果表明：随着换能器变幅杆伸入水中长度的增加,换能器的谐振频率呈上升态势;通过外接调谐电感,换能器谐振频率会得到一定量的补偿,使其重新回到预先设定的频率值;随着外接电感值的增大,换能器的谐振频率会下降。可见使用电感负载可以有效解决换能器外接负载导致的频率漂移问题。     

功率超声换能器结构与特性分析

本文利用等效线路的方法,分析了夹心式压电换能器负载能力、电声效率等特性与节点位置、陶瓷堆长度和共振频率的关系.结果表明,节点靠近陶瓷,陶瓷堆长度增加和提高共振频率都有利于增强换能器的负载能力.