夹心式纵—弯复合振动模式超声换能器的研制

研究了一种新型的夹心式纵－弯复合振动模式电超声换能器。     

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。     

超声手术刀换能器的谐振频率特性研究

介绍了超声手术刀换能器的结构,详细分析了换能器的等效电路.通过Matlab仿真,研究了手术刀换能器的谐振频率特性,并与实际测量作比较,验证了对该手术刀换能器的等效电路和电参数的设置基本符合实际.在此基础上,还进行了外接匹配电感的公式推导研究,以便找到更适合电路的电感参数.     

一种测量超声换能器导纳特性的新方法

介绍一种应用计算机快速测量超声换能器导纳特性的新方法。这种方法采用锁相环频率合成器作为测试信号源,通过软件编程控制频率合成器的频率变化;换能器在不同频率下的电压,电流及其相位差,通过Ａ／Ｄ变换后送入计算机,求得换能器的导纳特性,测量结果以曲线的形式显示,并可存储及打印。     

超声峰值频率方程的理论研究

将多粒子振动系统的本征频率率和量子系统辐射能，应用到超声换能器系统中的压电陶瓷片及其在传输杆中的传播。根据假设和声子在传输杆中的传播，导出了超声峰值频率方程。     

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.     

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.     

夹心式纵-弯复合振动模式超声换能器的研制

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．     

焦距可调的超声聚焦换能器研究

动态聚集超声换能器，由６个不同面积、等间距、等宽度的同心圆环和中心圆片组成的平面换能吕作为声发射基阵，通过改变辐射孔径和每个辐射圆环的电激励信号延迟时间、实现动态聚焦，同时，保证各聚焦处声强一致，作者利用声辐射原理和傅里叶光学变换，推导出聚焦声场声压分布表达式，设计出换能器的结构参数，结果表明，该系统聚焦范围大，在７７－１５７ｍｍ之间分６档可调，聚焦换能器近场声束较宽，不同聚集处波束宽度在４．９－     

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.     

径向扭转复合型超声换能器等效电路研究

对径向扭转复合型超声换能器进行了研究.从波动方程出发,不考虑径向扭转振动耦合,推导了换能器中径向振动及扭转振动模式的各自机电等效电路.在此基础上,得出了换能器空载时共振频率方程及其共振频率的表达式,并用有限元方法对此换能器进行了计算机仿真实验.结果表明:等效电路计算的换能器径向及扭转共振频率的理论计算值与计算机仿真值一致.     

静电式超声检测换能器的设计

采用镀有铜膜的聚酯薄膜和刻有网状槽的背电极,制作了一种频率为42.08kHz的空气静电换能器,并通过实验,检测了该换能器的发射和接收响应。结果表明,该换能器的共振频率为42.8kHz,带宽约为换能器共振频率的50％.     

指数形负载超声变幅杆频率方程与放大系数的研究

求解了加负载时超声变幅杆的放大系数，得到了加负载时放大系数的统一算式．利用变幅杆纵向振动四端网络等效电路，计算了指数形变幅杆负载为纯阻与纯抗时纵向振动共振频率方程和放大系数．通过Matlab软件绘制了共振频率及放大系数随负载变化的曲线．结果表明，负载较小时，频率与放大系数有较快的改变；负载较大时，频率与放大系数变化较小，基本趋于稳定．     

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。     

旋转超声加工智能超声波发生器的研究

为进行硬脆材料的旋转超声加工 ,研制了智能超声波发生器。类比于数控插补原理 ,提出了粗精频率跟踪的自动控制方案 ,即 :频率粗调由软件实现 ,频率精调由锁相环电路实现。对振动系统恒定振幅控制进行了理论分析。实验结果表明 ,研制的智能超声波发生器频率跟踪迅速准确 ,并能实现振动系统的恒定振幅控制 ,可以实现振动系统的自动运行     

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。     

超声清洗槽槽底谐频率研究

分析了矩形超声清洗槽槽底自由振动时的谐频率．通过与棒振动方程对比,对槽底振动方程进行恰当分解．在四周固定的边界条件下,推导出其谐频率方程,求出了谐频率的表达式,给出谐频率与槽底长、宽之间的关系     

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.